JP2006137060A - Electrostatic attraction type liquid ejection head and its manufacturing method - Google Patents

Electrostatic attraction type liquid ejection head and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2006137060A
JP2006137060A JP2004327682A JP2004327682A JP2006137060A JP 2006137060 A JP2006137060 A JP 2006137060A JP 2004327682 A JP2004327682 A JP 2004327682A JP 2004327682 A JP2004327682 A JP 2004327682A JP 2006137060 A JP2006137060 A JP 2006137060A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
base material
forming
substrate
groove
nozzle
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Withdrawn
Application number
JP2004327682A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsuo Yanada
篤郎 梁田
Yasuo Nishi
泰男 西
Nobutaka Ueno
修敬 上野
Nobuhisa Ishida
暢久 石田
Isao Doi
勲 土井
Tomoko Miyaura
智子 宮浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP2004327682A priority Critical patent/JP2006137060A/en
Publication of JP2006137060A publication Critical patent/JP2006137060A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately and stably eject a desired quantity of liquid by accurately controlling the displacement magnitude of a meniscus formed in a nozzle. <P>SOLUTION: This electrostatic attraction type liquid ejection head is so constituted that an ejection voltage is applied and a droplet is ejected from the nozzle 10 selected by electrostatically attractive force, after the meniscus of the nozzle 10 is selectively controlled to form a convex equivalent to/above a certain level by an piezoelectric element 3. The nozzle 10 is composed of a resin substrate 4 and a jointing substrate of a second silicon substrate 5, and a liquid channel for being connected to the nozzle 10 is constituted by joining a first silicon substrate 2 with a groove 13 to the substrate 5. Thus, the liquid channel is constituted in a highly rigid manner by using a silicon material with high Young's modulus; attenuation caused by elastic deformation of the liquid channel due to pressure generated by driving the piezoelectric element 3 is kept at a low level; and the displacement magnitude of the meniscus is controlled with a high degree of accuracy. A material with high volume resistivity is used for the resin substrate 4. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、帯電させた液体をノズル先端に導き静電吸引力によって吐出させる静電吸引方式の液体吐出技術に関し、特に、ノズルに形成されるメニスカスを制御する加圧手段を付加した静電吸引方式の液体吐出技術に関する。   The present invention relates to an electrostatic suction type liquid discharge technique in which a charged liquid is guided to a nozzle tip and discharged by an electrostatic suction force, and in particular, electrostatic suction added with a pressurizing means for controlling a meniscus formed on a nozzle. The present invention relates to a liquid ejection technique.

従来、インクジェット記録方式として、PZTなどの圧電体の変形によって発生した圧力によりインク流路を変形させインク液滴を吐出させる圧電方式、インク流路内に発熱体を設け、その発熱体を発熱させて気泡を発生させ、気泡によるインク流路内の圧力変化に応じてインク液滴を吐出させるサーマル方式、インク流路内のインクを帯電させてインクの静電吸引力によりインク液滴を吐出させる静電吸引方式が知られる。   Conventionally, as an inkjet recording method, a piezoelectric method in which an ink flow path is deformed by pressure generated by deformation of a piezoelectric material such as PZT, and ink droplets are ejected. A heating element is provided in the ink flow path, and the heating element is caused to generate heat. The thermal method in which bubbles are generated and ink droplets are ejected in response to pressure changes in the ink channels due to the bubbles, and ink droplets are ejected by electrostatic attraction of ink by charging the ink in the ink channels An electrostatic suction method is known.

また、静電吸引方式の一形態として、圧電体、発熱体などによる加圧手段を付加し、これによりノズル先端のメニスカスを制御することによりインク飛翔と非飛翔を選択した上で、インクを吐出させる静電吸引力を発生させる電圧(吐出電圧)を印加して、インク飛翔が選択されたノズルからインク液滴を吐出する方式、いわゆるメニスカス制御方式が知られる(例えば、特許文献1〜3)。   Also, as one form of electrostatic attraction method, pressure means such as a piezoelectric body or a heating element is added, and by controlling the meniscus at the nozzle tip, ink flying and non-flying are selected and ink is ejected. There is known a so-called meniscus control method in which a voltage (discharge voltage) for generating an electrostatic attraction force is applied and ink droplets are ejected from a nozzle selected for ink flight (for example, Patent Documents 1 to 3). .

電界の変化のみによりインク飛翔の選択を含めたインク吐出を制御する純粋静電吸引方式によれば、インク吐出を制御するための電極には比較的高電圧(例えば数百〜数千ボルト)のパルス電圧を印加する必要があり、高電圧用のスイッチング素子が必要となる。
これに対してメニスカス制御型静電吸引方式によれば、制御パルス電圧は圧電素子等を駆動するのに必要な程度の大きさ(例えば数〜数十ボルト)で足りるため、高電圧用のスイッチング素子は必要ないという利点がある。
特開平5−278212号公報 特表平10−501491号公報 特開2002−127428号公報
According to the pure electrostatic attraction method that controls ink ejection including selection of ink flight only by changing the electric field, the electrode for controlling ink ejection has a relatively high voltage (for example, several hundred to several thousand volts). A pulse voltage needs to be applied, and a switching element for high voltage is required.
On the other hand, according to the meniscus control type electrostatic attraction method, the control pulse voltage is sufficient to drive the piezoelectric element or the like (for example, several to several tens of volts). There is an advantage that no element is required.
JP-A-5-278212 Japanese National Patent Publication No. 10-501491 JP 2002-127428 A

上述のメニスカス制御型静電吸引方式においては、メニスカスの変位量に所望の変位量からばらつきが生じると、吐出されるインク量にばらつきが生じたり、吐出させるべきノズルからインクが吐出されなかったりすることがあるため、メニスカスの変位量を精度よく制御することが重要となる。   In the meniscus control type electrostatic attraction method described above, when the meniscus displacement amount varies from the desired displacement amount, the ink amount to be ejected varies, or the ink is not ejected from the nozzle to be ejected. Therefore, it is important to accurately control the meniscus displacement.

そこで、本発明は、ノズルに形成されるメニスカスの変位量を精度よく制御し、所望の量の液体を精度よく安定して吐出することができる静電吸引式液体吐出ヘッド及びその製造方法を提供することを課題とする。   Accordingly, the present invention provides an electrostatic suction type liquid discharge head capable of accurately controlling the amount of displacement of a meniscus formed in a nozzle and discharging a desired amount of liquid with high accuracy and a manufacturing method thereof. The task is to do.

以上の課題を解決するための請求項1記載の発明は、複数の基材が接合されてなる複合基材に、前記複数の基材を貫通し、吐出口と流入口とを相対する面に開口させるノズルが形成されてなるノズル形成基材と、
少なくとも一面に溝が形成された溝形成基材とを有し、
前記ノズル形成基材の前記流入口が開口する面と前記溝形成基材の前記溝が形成された面とが接合されて前記流入口が開口する面と前記溝とで前記流入口に接続する液体流路が形成され、
前記ノズル内の液体を帯電させる電極と、前記液体流路内の液体を加圧して前記ノズルに形成されるメニスカスを制御する加圧手段とが設けられ、
前記複合基材のうち少なくとも前記流入口が開口する基材及び前記溝形成基材がヤング率50〔GPa〕以上の材料で構成されてなることを特徴とする静電吸引式液体吐出ヘッドである。
The invention according to claim 1 for solving the above-described problems is that a composite base material formed by joining a plurality of base materials to a surface that penetrates the plurality of base materials and faces the discharge port and the inflow port. A nozzle forming substrate formed with a nozzle to be opened; and
A groove-forming substrate having grooves formed on at least one surface;
The surface of the nozzle forming substrate on which the inlet is opened and the surface of the groove forming substrate on which the groove is formed are joined to connect the inlet and the surface on which the inlet opens and the groove. A liquid channel is formed,
An electrode for charging the liquid in the nozzle, and a pressurizing means for controlling the meniscus formed in the nozzle by pressurizing the liquid in the liquid flow path,
An electrostatic suction type liquid discharge head characterized in that at least the base material in which the inflow port is opened and the groove forming base material of the composite base material are made of a material having a Young's modulus of 50 [GPa] or more. .

したがって請求項1記載の発明によれば、ノズル形成基材は、複数の基材が接合されてなる複合基材により構成され、ノズルの流入口が開口する基材及び溝形成基材がヤング率50〔GPa〕以上の材料で構成されているので、液体流路が高剛性に構成され、加圧手段によって発生した圧力の液体流路の弾性変形による減衰を低いレベルに抑えることができ、メニスカスの変位量を高精度に制御することができる。その一方、ノズルの吐出口が開口する基材の材料を自由に選択しても液体流路の剛性を低下させない。ヤング率50〔GPa〕以上の材料として、例えば、シリコン、ガラスなどを適用することができる。   Therefore, according to the first aspect of the present invention, the nozzle forming base material is composed of a composite base material formed by joining a plurality of base materials, and the base material in which the nozzle inlet and the groove forming base material are open are Young's modulus. Since it is made of a material of 50 [GPa] or more, the liquid flow path is configured with high rigidity, and attenuation due to elastic deformation of the pressure of the liquid flow path generated by the pressurizing means can be suppressed to a low level. Can be controlled with high accuracy. On the other hand, the rigidity of the liquid channel is not lowered even if the material of the base material through which the discharge port of the nozzle opens is freely selected. As a material having a Young's modulus of 50 [GPa] or more, for example, silicon or glass can be applied.

請求項2記載の発明は、複数の基材が接合されてなる複合基材に、前記複数の基材を貫通し、吐出口と流入口とを相対する面に開口させるノズルが形成されてなるノズル形成基材と、
少なくとも一面に溝が形成された溝形成基材とを有し、
前記ノズル形成基材の前記流入口が開口する面と前記溝形成基材の前記溝が形成された面とが接合されて前記流入口が開口する面と前記溝とで前記流入口に接続する液体流路が形成され、
前記ノズル内の液体を帯電させる電極と、前記液体流路内の液体を加圧して前記ノズルに形成されるメニスカスを制御する加圧手段とが設けられ、
前記複合基材を構成する前記流入口が開口する基材及び前記溝形成基材のヤング率が、前記複合基材を構成する前記吐出口が開口する基材のヤング率より高く、
前記複合基材を構成する前記吐出口が開口する基材の体積抵抗率が、前記複合基材を構成する前記流入口が開口する基材の体積抵抗率より高いことを特徴とする静電吸引式液体吐出ヘッドである。
The invention described in claim 2 is such that a composite base material formed by joining a plurality of base materials is formed with a nozzle that penetrates the plurality of base materials and opens the discharge port and the inflow port on opposite surfaces. A nozzle forming substrate;
A groove-forming substrate having grooves formed on at least one surface;
The surface of the nozzle forming substrate on which the inlet is opened and the surface of the groove forming substrate on which the groove is formed are joined to connect the inlet and the surface on which the inlet opens and the groove. A liquid channel is formed,
An electrode for charging the liquid in the nozzle, and a pressurizing means for controlling the meniscus formed in the nozzle by pressurizing the liquid in the liquid flow path,
The Young's modulus of the base material in which the inflow opening constituting the composite base material opens and the groove forming base material is higher than the Young's modulus of the base material in which the discharge port constituting the composite base material opens,
The electrostatic attraction characterized in that the volume resistivity of the substrate opening the discharge port constituting the composite substrate is higher than the volume resistivity of the substrate opening the inlet forming the composite substrate. This is a liquid discharge head.

したがって請求項2記載の発明によれば、ノズル形成基材は、複数の基材が接合されてなる複合基材により構成され、ノズルの流入口が開口する基材及び溝形成基材のヤング率が、ノズルの吐出口が開口する基材のヤング率より高く、ノズルの吐出口が開口する基材の体積抵抗率が、ノズルの流入口が開口する基材の体積抵抗率より高いので、液体流路を高剛性に構成しながらノズル先端側の絶縁性を高めることができる。これにより、加圧手段によって発生した圧力の液体流路の弾性変形による減衰を低いレベルに抑え、メニスカスの変位量を高精度に制御することができるとともに、メニスカス形成部の液に電界強度が集中し、メニスカス形成部の液を確実に吐出する十分な静電吸引力を発生させることができる。したがって、所望の量の液体を精度よく安定して吐出することができる。   Therefore, according to the invention described in claim 2, the nozzle forming base material is composed of a composite base material formed by joining a plurality of base materials, and the Young's modulus of the base material and the groove forming base material in which the nozzle inlet is opened. Is higher than the Young's modulus of the base material where the nozzle outlet opens, and the volume resistivity of the base material where the nozzle outlet opens is higher than the volume resistivity of the base material where the nozzle inlet opens. The insulating property on the nozzle tip side can be enhanced while the flow path is configured with high rigidity. As a result, the attenuation due to the elastic deformation of the liquid flow path of the pressure generated by the pressurizing means can be suppressed to a low level, the meniscus displacement amount can be controlled with high accuracy, and the electric field strength is concentrated in the liquid of the meniscus forming portion. And sufficient electrostatic attraction force which discharges the liquid of a meniscus formation part reliably can be generated. Therefore, a desired amount of liquid can be discharged accurately and stably.

請求項3記載の発明は、前記複合基材を構成する前記吐出口が開口する基材が樹脂材料からなることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の静電吸引式液体吐出ヘッドである。 According to a third aspect of the present invention, in the electrostatic suction type liquid discharge head according to the first or second aspect, the substrate on which the discharge port constituting the composite substrate is opened is made of a resin material. is there.

したがって請求項3記載の発明によれば、ノズルの吐出口が開口する基材の材料として樹脂材料の中から、絶縁性の高い材料、微細加工しやすい材料、撥水性や耐侵食性の高い材料、量産性や低コスト性に優れる材料等の所望の特性の材料を選択することができる。   Therefore, according to the third aspect of the present invention, among the resin materials as the material of the base material through which the nozzle outlet is opened, a highly insulating material, a material that can be finely processed, a material having high water repellency and erosion resistance A material having desired characteristics such as a material excellent in mass productivity and low cost can be selected.

請求項4記載の発明は、前記複合基材を構成する前記流入口が開口する基材と、前記溝形成基材とが、ともにシリコン材料からなり、ガラス薄膜を介した陽極接合により接合されてなることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3記載の静電吸引式液体吐出ヘッドである。 According to a fourth aspect of the present invention, the base material in which the inflow opening constituting the composite base material is opened and the groove forming base material are both made of a silicon material and bonded by anodic bonding via a glass thin film. The electrostatic attraction type liquid discharge head according to claim 1, 2, or 3.

したがって請求項4記載の発明によれば、ノズルの流入口が開口する基材と、溝形成基材とがシリコン材料で構成され、ガラス薄膜を介した陽極接合により接合されいるので、液体流路が高剛性に構成されてメニスカスを高精度に制御することができる。また、接着剤を使用せずにガラス薄膜を形成して陽極接合するので、接着剤を使用する場合のような液体流路へのはみ出しや、吐出対象の液体と不適合性の問題が生じない。   Therefore, according to the invention described in claim 4, since the base material in which the inlet of the nozzle is opened and the groove forming base material are made of silicon material and are joined by anodic bonding through the glass thin film, Is configured to be highly rigid, and the meniscus can be controlled with high accuracy. In addition, since a glass thin film is formed without using an adhesive and anodic bonding is performed, there is no problem of overflowing into the liquid flow path and incompatibility with the liquid to be discharged as in the case of using an adhesive.

請求項5記載の発明は、前記複合基材を構成する前記流入口が開口する基材がガラス材料からなり、前記溝形成基材がシリコン材料からなり、この両基材が陽極接合により接合されてなることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3記載の静電吸引式液体吐出ヘッドである。 According to a fifth aspect of the present invention, the base material in which the inflow opening constituting the composite base material opens is made of a glass material, the groove forming base material is made of a silicon material, and both the base materials are joined by anodic bonding. The electrostatic attraction type liquid discharge head according to claim 1, 2, or 3.

したがって請求項5記載の発明によれば、ノズルの流入口が開口する基材がガラス材料で構成され、溝形成基材がシリコン材料で構成され、この両基材が陽極接合により接合されいるので、液体流路が高剛性に構成されてメニスカスを高精度に制御することができる。また、接着剤を使用せずに陽極接合するので、接着剤を使用する場合のような液体流路へのはみ出しや、吐出対象の液体と不適合性の問題が生じない。また、前者の基板がガラス材料であるので、陽極接合を行うためにガラス薄膜を形成する手間もない。   Therefore, according to the fifth aspect of the present invention, the base material through which the nozzle inlet opens is made of glass material, the groove forming base material is made of silicon material, and both the base materials are joined by anodic bonding. The liquid flow path is configured with high rigidity, and the meniscus can be controlled with high accuracy. Further, since anodic bonding is performed without using an adhesive, there is no problem of overflowing into the liquid flow path and incompatibility with the liquid to be discharged, as in the case of using an adhesive. Moreover, since the former board | substrate is a glass material, there is no effort of forming a glass thin film in order to perform anodic bonding.

請求項6記載の発明は、単一基材に、吐出口と流入口とを相対する面に開口させるノズルが形成されてなるノズル形成基材と、
少なくとも一面に溝が形成された溝形成基材とを有し、
前記ノズル形成基材の前記流入口が開口する面と前記溝形成基材の前記溝が形成された面とが接合されて前記流入口が開口する面と前記溝とで前記流入口に接続する液体流路が形成され、
前記ノズル内の液体を帯電させる電極と、前記液体流路内の液体を加圧して前記ノズルに形成されるメニスカスを制御する加圧手段とが設けられ、
前記単一基材及び前記溝形成基材がヤング率50〔GPa〕以上の材料で構成されてなることを特徴とする静電吸引式液体吐出ヘッドである。
The invention according to claim 6 is a nozzle-forming substrate in which a nozzle that opens a discharge port and an inflow port on a surface facing each other is formed on a single substrate,
A groove-forming substrate having grooves formed on at least one surface;
The surface of the nozzle forming substrate on which the inlet is opened and the surface of the groove forming substrate on which the groove is formed are joined to connect the inlet and the surface on which the inlet opens and the groove. A liquid channel is formed,
An electrode for charging the liquid in the nozzle, and a pressurizing means for controlling the meniscus formed in the nozzle by pressurizing the liquid in the liquid flow path,
The electrostatic suction type liquid discharge head is characterized in that the single base material and the groove forming base material are made of a material having a Young's modulus of 50 [GPa] or more.

したがって請求項6記載の発明によれば、ノズル形成基材は、単一基材により構成され、前記単一基材及び溝形成基材がヤング率50〔GPa〕以上の材料で構成されているので、液体流路が高剛性に構成され、加圧手段によって発生した圧力の液体流路の弾性変形による減衰を低いレベルに抑えることができ、メニスカスの変位量を高精度に制御することができる。   Therefore, according to the invention of claim 6, the nozzle forming base material is constituted by a single base material, and the single base material and the groove forming base material are constituted by a material having a Young's modulus of 50 [GPa] or more. Therefore, the liquid flow path is configured with high rigidity, the attenuation due to the elastic deformation of the liquid flow path of the pressure generated by the pressurizing means can be suppressed to a low level, and the displacement amount of the meniscus can be controlled with high accuracy. .

請求項7記載の発明は、前記吐出口が前記ノズル形成基材に形成された凸部の先端に開口していることを特徴とする請求項6に記載の静電吸引式液体吐出ヘッドである。   The invention according to claim 7 is the electrostatic suction type liquid discharge head according to claim 6, wherein the discharge port is opened at a tip of a convex portion formed on the nozzle forming substrate. .

したがって請求項7記載の発明によれば、突出したノズル先端のメニスカス形成部の液に電界強度が集中し、メニスカス形成部の液を確実に吐出する十分な静電吸引力を発生させることができる。   Therefore, according to the seventh aspect of the present invention, the electric field strength is concentrated on the liquid at the meniscus forming portion at the protruding nozzle tip, and a sufficient electrostatic attraction force for reliably discharging the liquid at the meniscus forming portion can be generated. .

請求項8記載の発明は、前記単一基材と、前記溝形成基材とが、ともにシリコン材料からなり、ガラス薄膜を介した陽極接合により接合されてなることを特徴とする請求項6又は請求項7記載の静電吸引式液体吐出ヘッドである。   The invention according to claim 8 is characterized in that the single base material and the groove forming base material are both made of a silicon material and joined by anodic bonding through a glass thin film. The electrostatic attraction type liquid discharge head according to claim 7.

したがって請求項8記載の発明によれば、ノズル形成基材と、溝形成基材とがシリコン材料で構成され、ガラス薄膜を介した陽極接合により接合されいるので、液体流路が高剛性に構成されてメニスカスを高精度に制御することができる。また、接着剤を使用せずにガラス薄膜を形成して陽極接合するので、接着剤を使用する場合のような液体流路へのはみ出しや、吐出対象の液体と不適合性の問題が生じない。   Therefore, according to the eighth aspect of the invention, the nozzle forming base material and the groove forming base material are made of a silicon material, and are joined by anodic bonding through a glass thin film, so that the liquid flow path has a high rigidity. Thus, the meniscus can be controlled with high accuracy. In addition, since a glass thin film is formed without using an adhesive and anodic bonding is performed, there is no problem of overflowing into the liquid flow path and incompatibility with the liquid to be discharged as in the case of using an adhesive.

請求項9記載の発明は、相互に接合される両基材のそれぞれに、位置合わせ用のパターンが形成されていることを特徴とする請求項1から請求項8のうちいずれか一に記載の静電吸引式液体吐出ヘッドである。   The invention according to claim 9 is characterized in that a pattern for alignment is formed on each of the two substrates to be joined to each other. This is an electrostatic suction type liquid discharge head.

したがって請求項9記載の発明によれば、相互に接合される両基材のそれぞれに形成された位置合わせ用のパターンにより、両基材の接合時の位置合せを迅速かつ高精度に行うことができる。
位置合わせ用のパターンとしては、貫通孔がよい。両基材の位置合わせ用貫通孔にピンを挿入し、嵌合させることにより位置合せが迅速、確実に終了する。
Therefore, according to the ninth aspect of the invention, the alignment pattern formed on each of the two substrates to be bonded to each other can be quickly and accurately aligned at the time of bonding the two substrates. it can.
As the alignment pattern, a through hole is preferable. By inserting and fitting pins into the alignment through holes of both base materials, the alignment is completed quickly and reliably.

請求項10記載の発明は、前記液体流路の一部が薄膜によって形成されており、前記加圧手段は前記薄膜を変形させて前記液体流路の容積を変化させるものであることを特徴とする請求項1から請求項9のうちいずれか一に記載の静電吸引式液体吐出ヘッドである。   The invention according to claim 10 is characterized in that a part of the liquid flow path is formed of a thin film, and the pressurizing means changes the volume of the liquid flow path by deforming the thin film. The electrostatic attraction type liquid discharge head according to any one of claims 1 to 9.

したがって請求項10記載の発明によれば、薄膜の変形により発生した圧力の液体流路の弾性変形による減衰を低いレベルに抑えることができ、メニスカスの変位量を高精度に制御することができる。   Therefore, according to the tenth aspect of the present invention, the attenuation due to the elastic deformation of the liquid flow path caused by the deformation of the thin film can be suppressed to a low level, and the displacement amount of the meniscus can be controlled with high accuracy.

請求項11記載の発明は、前記薄膜は、エッチングによって前記溝形成基材が薄肉化された部分により構成されてなることを特徴とする請求項10に記載の静電吸引式液体吐出ヘッドである。   An eleventh aspect of the invention is the electrostatic suction type liquid discharge head according to the tenth aspect, wherein the thin film is constituted by a portion where the groove forming base material is thinned by etching. .

したがって請求項11記載の発明によれば、加圧手段の薄膜がエッチングによって溝形成基材が薄肉化された部分により構成されているので、薄膜が接着剤層などの他素材を介することなく、液体流路の他の内壁に連続して同素材により形成され、接着剤層などの他素材の厚みの影響もなく、エッチング加工により均一に形成し、薄膜の厚みのばらつきによる発生圧力のばらつきを低いレベルに抑えることができ、メニスカスの変位量を高精度に制御することができる。   Therefore, according to the invention of claim 11, since the thin film of the pressurizing means is constituted by the portion where the groove forming substrate is thinned by etching, the thin film does not go through other materials such as an adhesive layer, It is formed of the same material continuously on the other inner wall of the liquid flow path, and is formed uniformly by etching without affecting the thickness of other materials such as the adhesive layer. The level can be suppressed to a low level, and the amount of meniscus displacement can be controlled with high accuracy.

請求項12記載の発明は、前記薄膜が、前記溝形成基材上に電鋳法により形成された金属薄膜により構成されてなることを特徴とする請求項10に記載の静電吸引式液体吐出ヘッドである。   The invention according to claim 12 is characterized in that the thin film is composed of a metal thin film formed by electroforming on the groove forming base material. Head.

したがって請求項12記載の発明によれば、電鋳法により高い膜厚精度の薄膜を形成することができ、膜厚精度の高い薄膜により発生圧力を高精度に制御し、メニスカスの変位量を高精度に制御することができる。   Therefore, according to the twelfth aspect of the present invention, a thin film with high film thickness accuracy can be formed by electroforming, and the generated pressure is controlled with high accuracy by the thin film with high film thickness accuracy, and the amount of meniscus displacement is increased. The accuracy can be controlled.

請求項13記載の発明は、前記加圧手段が圧電素子であることを特徴とする請求項1から請求項12のうちいずれか一に記載の静電吸引式液体吐出ヘッドである。   A thirteenth aspect of the invention is the electrostatic attraction type liquid discharge head according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the pressurizing means is a piezoelectric element.

したがって請求項13記載の発明によれば、圧電素子の駆動により発生した圧力の液体流路の弾性変形による減衰を低いレベルに抑えることができ、メニスカスの変位量を高精度に制御することができる。   Therefore, according to the thirteenth aspect of the present invention, the attenuation due to the elastic deformation of the liquid flow path of the pressure generated by driving the piezoelectric element can be suppressed to a low level, and the displacement amount of the meniscus can be controlled with high accuracy. .

請求項14記載の発明は、前記吐出口が20〔μm〕以下であることを特徴とする請求項1から請求項13のうちいずれか一に記載の静電吸引式液体吐出ヘッドである。   A fourteenth aspect of the invention is the electrostatic suction type liquid discharge head according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein the discharge port is 20 [μm] or less.

したがって請求項14記載の発明によれば、ノズル吐出口の口径が20〔μm〕以下であるので、隆起したメニスカス形成部の液体を静電吸引力により飛翔させる際に、微小液滴の飛翔に有利となる。   Therefore, according to the fourteenth aspect of the invention, since the diameter of the nozzle discharge port is 20 [μm] or less, when the liquid of the raised meniscus forming portion is caused to fly by electrostatic attraction force, It will be advantageous.

請求項15記載の発明は、前記流入口の口径が50〔μm〕以上100〔μm〕以下であることを特徴とする請求項1から請求項14のうちいずれか一に記載の静電吸引式液体吐出ヘッドである。   The electrostatic suction method according to any one of claims 1 to 14, wherein the inlet has a diameter of 50 [μm] or more and 100 [μm] or less. A liquid discharge head;

したがって請求項15記載の発明によれば、ノズル流入口の口径が50〔μm〕以上であるので、ノズル流路の圧力損失が高まらず、比較的高粘度の液体でもメニスカスを形成させることができる。
また、ノズル流入口の口径が100〔μm〕以下であるので、流入口前の液体流路を一定の高剛性に維持し、液体流路の弾性変形による発生圧力の減衰を低いレベルに抑え、メニスカスの変位量を高精度に制御することができる。
Therefore, according to the fifteenth aspect of the present invention, since the nozzle inlet has a diameter of 50 [μm] or more, the pressure loss of the nozzle channel does not increase, and a meniscus can be formed even with a relatively high viscosity liquid. .
Further, since the nozzle inlet diameter is 100 [μm] or less, the liquid flow path before the inlet is maintained at a constant high rigidity, and the generated pressure due to elastic deformation of the liquid flow path is suppressed to a low level, The amount of meniscus displacement can be controlled with high accuracy.

請求項16記載の発明は、前記流入口が開口する基材の厚みが50〔μm〕以上200〔μm〕以下であることを特徴とする請求項1から請求項15のうちいずれか一に記載の静電吸引式液体吐出ヘッドである。   The invention according to claim 16 is characterized in that the thickness of the base material through which the inflow opening opens is 50 [μm] or more and 200 [μm] or less. This is an electrostatic suction type liquid discharge head.

したがって請求項16記載の発明によれば、ノズルの流入口が開口する基材の厚みが50〔μm〕以上であるので、液体流路が十分な高剛性になり、液体流路の弾性変形による発生圧力の減衰を低いレベルに抑え、メニスカスの変位量を高精度に制御することができる。
また、ノズルの流入口が開口する基材の厚みが200〔μm〕以下であるので、ノズル流路の圧力損失が高まらず、比較的高粘度の液体でもメニスカスを形成させることができる。
Therefore, according to the invention described in claim 16, since the thickness of the base material through which the inlet of the nozzle opens is 50 [μm] or more, the liquid channel becomes sufficiently rigid, and due to elastic deformation of the liquid channel. Attenuation of the generated pressure can be suppressed to a low level, and the amount of meniscus displacement can be controlled with high accuracy.
Moreover, since the thickness of the base material through which the nozzle inlet opens is 200 [μm] or less, the pressure loss in the nozzle flow path does not increase, and a meniscus can be formed even with a relatively high viscosity liquid.

次に、以上の本発明の静電吸引式液体吐出ヘッドを製造するための有利な製造方法につき開示する。   Next, an advantageous manufacturing method for manufacturing the above electrostatic suction type liquid discharge head of the present invention will be disclosed.

請求項17記載の発明は、第1シリコン基材にエッチングにより溝を形成する溝形成工程と、
第2シリコン基材にエッチングにより貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
樹脂材料を成型して貫通孔を有した樹脂基材を形成する樹脂基材形成工程と、
前記溝に前記第2シリコン基材の面及び前記第2シリコン基材の前記貫通孔の開口を合せて前記第1シリコン基材と前記第2シリコン基材とを接合し、前記開口に接続する液体流路を組み立てる流路組立工程と、
前記第2シリコン基材と前記樹脂基材とを接合し、互いの貫通孔を連接させてノズルを組み立てるノズル組立工程とを有することを特徴とする静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法である。
The invention according to claim 17 is a groove forming step of forming a groove in the first silicon substrate by etching,
A through hole forming step of forming a through hole in the second silicon substrate by etching;
A resin base material forming step of forming a resin base material having a through hole by molding a resin material;
The surface of the second silicon substrate and the opening of the through hole of the second silicon substrate are aligned with the groove, and the first silicon substrate and the second silicon substrate are joined and connected to the opening. A flow path assembly process for assembling a liquid flow path;
A method of manufacturing an electrostatic suction type liquid discharge head, comprising: a nozzle assembly step of assembling a nozzle by joining the second silicon base material and the resin base material and connecting through holes to each other. .

請求項18記載の発明は、第1シリコン基材にエッチングにより溝を形成する溝形成工程と、
第2シリコン基材にエッチングにより貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
感光性樹脂材料に光学的処理を施すフォトリソグラフィー技術により貫通孔を有した樹脂基材を形成する樹脂基材形成工程と、
前記溝に前記第2シリコン基材の面及び前記第2シリコン基材の前記貫通孔の開口を合せて前記第1シリコン基材と前記第2シリコン基材とを接合し、前記開口に接続する液体流路を組み立てる流路組立工程と、
前記第2シリコン基材と前記樹脂基材とを接合し、互いの貫通孔を連接させてノズルを組み立てるノズル組立工程とを有することを特徴とする静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法である。
The invention according to claim 18 is a groove forming step of forming grooves in the first silicon substrate by etching,
A through hole forming step of forming a through hole in the second silicon substrate by etching;
A resin base material forming step of forming a resin base material having a through hole by a photolithography technique for optically processing the photosensitive resin material;
The surface of the second silicon substrate and the opening of the through hole of the second silicon substrate are aligned with the groove, and the first silicon substrate and the second silicon substrate are joined and connected to the opening. A flow path assembly process for assembling a liquid flow path;
A method of manufacturing an electrostatic suction type liquid discharge head, comprising: a nozzle assembly step of assembling a nozzle by joining the second silicon base material and the resin base material and connecting through holes to each other. .

請求項19記載の発明は、第1シリコン基材にエッチングにより溝を形成する溝形成工程と、
第2シリコン基材にエッチングにより貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
樹脂材料をレーザー穿孔して貫通孔を有した樹脂基材を形成する樹脂基材形成工程と、
前記溝に前記第2シリコン基材の面及び前記第2シリコン基材の前記貫通孔の開口を合せて前記第1シリコン基材と前記第2シリコン基材とを接合し、前記開口に接続する液体流路を組み立てる流路組立工程と、
前記第2シリコン基材と前記樹脂基材とを接合し、互いの貫通孔を連接させてノズルを組み立てるノズル組立工程とを有することを特徴とする静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法である。
The invention according to claim 19 is a groove forming step of forming a groove on the first silicon substrate by etching,
A through hole forming step of forming a through hole in the second silicon substrate by etching;
A resin base material forming step of forming a resin base material having a through hole by laser drilling a resin material;
The surface of the second silicon substrate and the opening of the through hole of the second silicon substrate are aligned with the groove, and the first silicon substrate and the second silicon substrate are joined and connected to the opening. A flow path assembly process for assembling a liquid flow path;
A method of manufacturing an electrostatic suction type liquid discharge head, comprising: a nozzle assembly step of assembling a nozzle by joining the second silicon base material and the resin base material and connecting through holes to each other. .

請求項20記載の発明は、第1シリコン基材にエッチングにより溝を形成する溝形成工程、
第2シリコン基材にエッチングにより凸部と前記凸部先端に吐出口を開口させ、前記凸部の逆側に流入口を開口させるノズルを形成するノズル形成工程、
前記溝に前記第2シリコン基材の面及び前記第2シリコン基材の前記流入口を合せて前記第1シリコン基材と前記第2シリコン基材とを接合し、前記ノズルに接続する液体流路を組み立てる流路組立工程とを有することを特徴とする静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法である。
The invention according to claim 20 is a groove forming step of forming a groove in the first silicon substrate by etching,
A nozzle forming step of forming a nozzle that opens a discharge port at a convex portion and a tip of the convex portion by etching in the second silicon substrate, and opens an inflow port on the opposite side of the convex portion;
A liquid flow that joins the first silicon substrate and the second silicon substrate together with the surface of the second silicon substrate and the inlet of the second silicon substrate in the groove, and connects to the nozzle. And a flow path assembling step for assembling a path.

請求項21記載の発明は、前記第1シリコン基材と前記第2シリコン基材との接合を、接合面のいずれかにガラス薄膜を形成して陽極接合法により行うことを特徴とする請求項17から請求項20のうちいずれか一に記載の静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法である。   The invention according to claim 21 is characterized in that the first silicon substrate and the second silicon substrate are bonded by an anodic bonding method by forming a glass thin film on one of the bonding surfaces. It is a manufacturing method of the electrostatic attraction type liquid discharge head according to any one of 17 to 20.

請求項22記載の発明は、第1シリコン基材にエッチングにより溝を形成する溝形成工程と、
ガラス基材にエッチングにより貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
樹脂材料を成型して貫通孔を有した樹脂基材を形成する樹脂基材形成工程と、
前記溝に前記ガラス基材の面及び前記ガラス基材の前記貫通孔の開口を合せて前記第1シリコン基材と前記ガラス基材とを接合し、前記開口に接続する液体流路を組み立てる流路組立工程と、
前記ガラス基材と前記樹脂基材とを接合し、互いの貫通孔を連接させてノズルを組み立てるノズル組立工程とを有することを特徴とする静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法である。
The invention according to claim 22 is a groove forming step of forming a groove in the first silicon substrate by etching,
A through hole forming step of forming a through hole in the glass substrate by etching;
A resin base material forming step of forming a resin base material having a through hole by molding a resin material;
A flow for assembling a liquid flow path connecting the first silicon substrate and the glass substrate by aligning the surface of the glass substrate and the opening of the through hole of the glass substrate in the groove and joining the first silicon substrate and the glass substrate. Road assembly process;
A method of manufacturing an electrostatic suction type liquid discharge head, comprising: a nozzle assembly step in which the glass base material and the resin base material are joined and the through holes are connected to each other to assemble a nozzle.

請求項23記載の発明は、第1シリコン基材にエッチングにより溝を形成する溝形成工程と、
ガラス基材にエッチングにより貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
感光性樹脂材料に光学的処理を施すフォトリソグラフィー技術により貫通孔を有した樹脂基材を形成する樹脂基材形成工程と、
前記溝に前記ガラス基材の面及び前記ガラス基材の前記貫通孔の開口を合せて前記第1シリコン基材と前記ガラス基材とを接合し、前記開口に接続する液体流路を組み立てる流路組立工程と、
前記ガラス基材と前記樹脂基材とを接合し、互いの貫通孔を連接させてノズルを組み立てるノズル組立工程とを有することを特徴とする静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法である。
The invention according to claim 23 is a groove forming step of forming a groove in the first silicon substrate by etching,
A through hole forming step of forming a through hole in the glass substrate by etching;
A resin base material forming step of forming a resin base material having a through hole by a photolithography technique for optically processing the photosensitive resin material;
A flow for assembling a liquid flow path connecting the first silicon substrate and the glass substrate by aligning the surface of the glass substrate and the opening of the through hole of the glass substrate in the groove and joining the first silicon substrate and the glass substrate. Road assembly process;
A method of manufacturing an electrostatic suction type liquid discharge head, comprising: a nozzle assembly step in which the glass base material and the resin base material are joined and the through holes are connected to each other to assemble a nozzle.

請求項24記載の発明は、第1シリコン基材にエッチングにより溝を形成する溝形成工程と、
ガラス基材にエッチングにより貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
樹脂材料をレーザー穿孔して貫通孔を有した樹脂基材を形成する樹脂基材形成工程と、
前記溝に前記ガラス基材の面及び前記ガラス基材の前記貫通孔の開口を合せて前記第1シリコン基材と前記ガラス基材とを接合し、前記開口に接続する液体流路を組み立てる流路組立工程と、
前記ガラス基材と前記樹脂基材とを接合し、互いの貫通孔を連接させてノズルを組み立てるノズル組立工程とを有することを特徴とする静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法である。
The invention according to claim 24 is a groove forming step of forming a groove in the first silicon substrate by etching,
A through hole forming step of forming a through hole in the glass substrate by etching;
A resin base material forming step of forming a resin base material having a through hole by laser drilling a resin material;
A flow for assembling a liquid flow path connecting the first silicon substrate and the glass substrate by aligning the surface of the glass substrate and the opening of the through hole of the glass substrate in the groove and joining the first silicon substrate and the glass substrate. Road assembly process;
A method of manufacturing an electrostatic suction type liquid discharge head, comprising: a nozzle assembly step in which the glass base material and the resin base material are joined and the through holes are connected to each other to assemble a nozzle.

請求項25記載の発明は、前記第1シリコン基材と前記ガラス基材との接合を、陽極接合法により行うことを特徴とする請求項22から請求項24のうちいずれか一に記載の静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法である。   The invention described in claim 25 is characterized in that the first silicon substrate and the glass substrate are bonded by an anodic bonding method. This is a method for manufacturing an electro-suction liquid discharge head.

請求項26記載の発明は、前記溝形成工程において、前記溝の底部の一部を周囲より薄肉化させて薄膜を形成することを行い、
前記薄膜に圧電素子を配設する工程を有することを特徴とする請求項17から請求項25のうちいずれか一に記載の静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法である。
The invention according to claim 26 is characterized in that in the groove forming step, a part of the bottom of the groove is made thinner than the surrounding to form a thin film,
26. The method of manufacturing an electrostatic attraction type liquid discharge head according to claim 17, further comprising a step of disposing a piezoelectric element on the thin film.

請求項27記載の発明は、前記溝形成工程の前に、前記第1シリコン基材に電鋳法により金属薄膜を形成する工程を有し、前記溝形成工程において、前記金属薄膜が形成された面の反対面から前記溝をエッチング形成し、前記溝の底部の一部で前記金属薄膜の一部を露出させることを行い、
前記金属薄膜に圧電素子を配設する工程を有することを特徴とする請求項17から請求項25のうちいずれか一に記載の静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法である。
The invention described in claim 27 has a step of forming a metal thin film on the first silicon substrate by electroforming before the groove forming step, and the metal thin film is formed in the groove forming step. Etching the groove from the opposite side of the surface, exposing a part of the metal thin film at a part of the bottom of the groove,
26. The method of manufacturing an electrostatic attraction type liquid discharge head according to claim 17, further comprising a step of disposing a piezoelectric element on the metal thin film.

上述したように本発明によれば、加圧手段によって発生した圧力の液体流路の弾性変形による減衰を低いレベルに抑えることができ、ノズルに形成されるメニスカスの変位量を精度よく制御し、所望の量の液体を精度よく安定して吐出することができるという効果がある。また本発明の静電吸引型液体吐出ヘッドの製造方法によれば、そのような静電吸引型液体吐出ヘッドを有利に製造することができるという効果がある。   As described above, according to the present invention, the attenuation due to the elastic deformation of the liquid flow path of the pressure generated by the pressurizing means can be suppressed to a low level, and the displacement amount of the meniscus formed in the nozzle is accurately controlled, There is an effect that a desired amount of liquid can be discharged accurately and stably. Moreover, according to the manufacturing method of the electrostatic attraction type liquid discharge head of the present invention, there is an effect that such an electrostatic attraction type liquid discharge head can be advantageously manufactured.

以下に本発明の一実施の形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The following is one embodiment of the present invention and does not limit the present invention.

〔第1実施形態〕
まず、本発明の第1実施形態につき図1を参照して説明する。図1は本発明の第1実施形態の静電吸引式液体吐出ヘッドを示す断面図である。
図1に示すように、本実施形態の静電吸引式液体吐出ヘッドは、ノズル形成基材1と、溝形成基材2と、圧電素子3とを備える。
ノズル形成基材1は、樹脂基材4と第2シリコン基材5とを接合した複合基材である。樹脂基材4には、貫通孔6が設けられている。樹脂基材4の貫通孔6の内径は軸方向について一定である。第2シリコン基材5には貫通孔7が設けられている。第2シリコン基材5の貫通孔7の内径は軸方向について一定であり、樹脂基材4の貫通孔6の内径より大きい。
[First Embodiment]
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a sectional view showing an electrostatic suction type liquid discharge head according to a first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the electrostatic suction liquid discharge head of this embodiment includes a nozzle forming base material 1, a groove forming base material 2, and a piezoelectric element 3.
The nozzle forming substrate 1 is a composite substrate in which a resin substrate 4 and a second silicon substrate 5 are joined. A through hole 6 is provided in the resin base material 4. The inner diameter of the through hole 6 of the resin base material 4 is constant in the axial direction. The second silicon substrate 5 is provided with a through hole 7. The inner diameter of the through hole 7 of the second silicon base material 5 is constant in the axial direction and is larger than the inner diameter of the through hole 6 of the resin base material 4.

樹脂基材4の第2シリコン基材5との接合面及び貫通孔6の内面には、電極膜8が形成されている。
樹脂基材4の貫通孔6と第2シリコン基材5の貫通孔7とが同軸に配置されて樹脂基材4と第2シリコン基材5とは接着剤層9を介して接合されている。樹脂基材4の貫通孔6と第2シリコン基材5の貫通孔7とでノズル10が構成されている。ノズル10は流入口11から液体を取り込み吐出口12から液体を吐出する。
An electrode film 8 is formed on the joint surface of the resin substrate 4 with the second silicon substrate 5 and the inner surface of the through hole 6.
The through hole 6 of the resin base material 4 and the through hole 7 of the second silicon base material 5 are arranged coaxially, and the resin base material 4 and the second silicon base material 5 are bonded via the adhesive layer 9. . A nozzle 10 is constituted by the through hole 6 of the resin base material 4 and the through hole 7 of the second silicon base material 5. The nozzle 10 takes in the liquid from the inlet 11 and discharges the liquid from the outlet 12.

貫通孔6の周囲に形成された電極膜8は、貫通孔7の内側の範囲でノズル10内に露出する。また、貫通孔6の内面に形成された電極膜8もノズル10内に露出する。電極膜8は、これらのノズル内に露出した部分によりノズル10に供給される液体に接触し帯電させる。電極膜8と液体との接触を確実にするためには、本実施形態のように電極膜8を貫通孔6の内面にまで形成することが好ましい。電極膜8を貫通孔6の内面に形成しない場合においても、貫通孔7を貫通孔6より大径にすることによりノズル段差部で電極膜8を露出させ、電極膜8の液体に対する接触面を大きくすることができる。   The electrode film 8 formed around the through hole 6 is exposed in the nozzle 10 in the range inside the through hole 7. Further, the electrode film 8 formed on the inner surface of the through hole 6 is also exposed in the nozzle 10. The electrode film 8 is brought into contact with and charged by the liquid supplied to the nozzle 10 by a portion exposed in these nozzles. In order to ensure the contact between the electrode film 8 and the liquid, it is preferable to form the electrode film 8 up to the inner surface of the through hole 6 as in the present embodiment. Even when the electrode film 8 is not formed on the inner surface of the through hole 6, by making the through hole 7 larger in diameter than the through hole 6, the electrode film 8 is exposed at the nozzle step portion, and the contact surface of the electrode film 8 with respect to the liquid is formed. Can be bigger.

溝形成基材2は、シリコン基材であり、本発明の製造方法における第1シリコン基材に相当する。溝形成基材2の第2シリコン基材5と接合する面には溝13が形成されている。溝形成基材2と第2シリコン基材5とはガラス薄膜14を介して陽極接合法により接合され、溝13と第2シリコン基材5の流入口11が開口する面とで液体加圧室15を含む液体流路が形成されている。   The groove forming substrate 2 is a silicon substrate and corresponds to the first silicon substrate in the production method of the present invention. Grooves 13 are formed on the surface of the groove forming substrate 2 to be bonded to the second silicon substrate 5. The groove forming substrate 2 and the second silicon substrate 5 are bonded by an anodic bonding method through a glass thin film 14, and the liquid pressurizing chamber is formed by the groove 13 and the surface where the inlet 11 of the second silicon substrate 5 opens. A liquid flow path including 15 is formed.

液体流路の一端は、液体加圧室15で構成されており、図示しないが他端の液体供給口まで形成されている。液体加圧室15はノズル10の流入口11直前に配置されており、ノズル10に液体を供給する流路の一部となっている。また、流入口11に対向する液体加圧室15の底部は薄膜16で構成されている。薄膜16の液体加圧室15の外側となる面には圧電素子3が付設されており、圧電素子3の駆動によって薄膜16が変形し、液体加圧室15の容積を変化させる。液体加圧室15の容積変化によりノズル10に形成されるメニスカスが変化する。
圧電素子3としては、加圧力のみにより吐出するインクジェットヘッドに多用されているPZTを用いても良いが、静電吸引式液体吐出ヘッドの場合、吐出力は主に静電吸引力で発生させ、圧電素子3はメニスカスを制御できるだけの圧力を発生できればよいので、圧電素子3としては、PZTより圧電定数の弱い圧電材料を適用しても良い。
One end of the liquid flow path is constituted by the liquid pressurizing chamber 15 and is formed up to the liquid supply port at the other end (not shown). The liquid pressurizing chamber 15 is disposed immediately before the inlet 11 of the nozzle 10 and is a part of a flow path for supplying liquid to the nozzle 10. Further, the bottom of the liquid pressurizing chamber 15 facing the inflow port 11 is composed of a thin film 16. The piezoelectric element 3 is attached to the surface of the thin film 16 on the outer side of the liquid pressurizing chamber 15, and the thin film 16 is deformed by driving the piezoelectric element 3 to change the volume of the liquid pressurizing chamber 15. The meniscus formed in the nozzle 10 is changed by the volume change of the liquid pressurizing chamber 15.
As the piezoelectric element 3, PZT which is frequently used for an ink jet head which discharges only by applying pressure may be used. However, in the case of an electrostatic suction type liquid discharge head, the discharge force is mainly generated by the electrostatic suction force. Since the piezoelectric element 3 only needs to generate a pressure sufficient to control the meniscus, a piezoelectric material having a piezoelectric constant lower than that of PZT may be applied as the piezoelectric element 3.

吐出口12の口径は、微小液滴の飛翔のため、20〔μm〕以下とする。流入口11の口径は、50〔μm〕以上100〔μm〕以下とする。本実施形態であれば、貫通孔6の径を20〔μm〕以下とし、貫通孔7の径を50〔μm〕以上100〔μm〕以下とする。
本実施形態に拘わらず、貫通孔6及び/又は貫通孔7を吐出口12に近い断面ほど面積が減少する先細り形状に形成しても良い。貫通孔6と貫通孔7の連結部においては貫通孔7の径は貫通孔6の径と同一又はそれ以上とする。
The diameter of the discharge port 12 is set to 20 [μm] or less because of the flying of a fine droplet. The diameter of the inlet 11 is 50 [μm] or more and 100 [μm] or less. In the present embodiment, the diameter of the through hole 6 is set to 20 [μm] or less, and the diameter of the through hole 7 is set to 50 [μm] or more and 100 [μm] or less.
Regardless of the embodiment, the through hole 6 and / or the through hole 7 may be formed in a tapered shape in which the area decreases as the cross section approaches the discharge port 12. In the connecting portion between the through hole 6 and the through hole 7, the diameter of the through hole 7 is the same as or larger than the diameter of the through hole 6.

樹脂基材4の材料は、例えば、表1の中から選択することができ、厚みd2は例えば表1に示すように150〔μm〕に設定する。各樹脂材料のヤング率、体積抵抗率は表1に示すとおりである。
第2シリコン基材5は、シリコンに代え、硼珪酸ガラスを材料として適用でき、いずれの材料でも表1に示す樹脂材料と任意に組み合わせることができる。また、厚みd1は50〔μm〕以上200〔μm〕以下が好ましく、例えば表2に示すように100〔μm〕に設定する。各材料のヤング率は表2に示すとおりである。
溝形成基材(第1シリコン基材)2についても、シリコンに代え、硼珪酸ガラスを材料として適用してもよい。溝形成基材(第1シリコン基材)2及び第2シリコン基材5は、液体流路を高剛性にするためヤング率の高い材料が好ましく、ヤング率50〔GPa〕以上の材料を適用する。
The material of the resin base material 4 can be selected from Table 1, for example, and the thickness d2 is set to 150 [μm] as shown in Table 1, for example. Table 1 shows the Young's modulus and volume resistivity of each resin material.
The second silicon substrate 5 can be made of borosilicate glass as a material instead of silicon, and any material can be arbitrarily combined with the resin materials shown in Table 1. The thickness d1 is preferably 50 [μm] or more and 200 [μm] or less, and is set to 100 [μm] as shown in Table 2, for example. The Young's modulus of each material is as shown in Table 2.
Also for the groove forming substrate (first silicon substrate) 2, borosilicate glass may be applied as a material instead of silicon. The groove forming substrate (first silicon substrate) 2 and the second silicon substrate 5 are preferably made of a material having a high Young's modulus in order to make the liquid flow path highly rigid, and a material having a Young's modulus of 50 [GPa] or more is applied. .

Figure 2006137060
Figure 2006137060

Figure 2006137060
Figure 2006137060

液体流路を高剛性に構成するため、溝形成基材(第1シリコン基材)2及び第2シリコン基材5に適用される材料のヤング率としては、50〔GPa〕以上が好ましい。
溝形成基材(第1シリコン基材)2及び第2シリコン基材5により液体流路が高剛性に構成されるため、ヘッド表面側の基材としては主に絶縁性を優先して本実施形態のように樹脂基材4を使用する。また、樹脂材料を用いることにより、作製方法の多様化、生産性の向上、低コスト化を図ることができる。
樹脂基材4に適用する電気伝導度の低い材料としては、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂(PET)、ポリサルフォン樹脂のほか、4フッ化エチレン樹脂、ポリエチレン、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレン−2、6−ナフタレンジカルボキシレート樹脂(PEN)、ポリエステル樹脂、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンオキサイド樹脂(PPO)などが挙げられる。
In order to configure the liquid flow path with high rigidity, the Young's modulus of the material applied to the groove forming substrate (first silicon substrate) 2 and the second silicon substrate 5 is preferably 50 [GPa] or more.
Since the liquid flow path is configured with high rigidity by the groove forming base material (first silicon base material) 2 and the second silicon base material 5, the insulation is given priority mainly as the base material on the head surface side. Resin substrate 4 is used as in the form. In addition, by using a resin material, diversification of manufacturing methods, improvement in productivity, and cost reduction can be achieved.
Materials having low electrical conductivity to be applied to the resin base material 4 include polyimide resin, polyethylene terephthalate resin (PET), polysulfone resin, tetrafluoroethylene resin, polyethylene, phenol resin, epoxy resin, polypropylene resin, fluorine Examples thereof include resin, polyethylene-2, 6-naphthalenedicarboxylate resin (PEN), polyester resin, polyethersulfone, and polyphenylene oxide resin (PPO).

本静電吸引式液体吐出ヘッドは、以上のノズル10、液体加圧室15及び圧電素子3の構成が多数設けられた多ノズルヘッドである。図示しない対向電極板上に記録基材が保持され、インク吐出動作は次ぎのように行われる。   This electrostatic suction type liquid discharge head is a multi-nozzle head provided with a large number of configurations of the nozzle 10, the liquid pressurizing chamber 15, and the piezoelectric element 3. The recording substrate is held on a counter electrode plate (not shown), and the ink ejection operation is performed as follows.

吐出対象の液体を液体流路を通して各ノズル10まで供給する。ノズル10に進入した液体は、電極膜8に接触して帯電する。
電極膜8と対向電極との間の電圧が所定の吐出電圧より低い状態において、圧電素子3を駆動して吐出動作させるノズルに形成されるメニスカスを吐出電圧下で飛翔する程度の凸に制御し、吐出動作させないノズルに形成されるメニスカスは、吐出電圧下で飛翔しない程度の水準に制御しておく。その上で、電極膜8と対向電極との間に吐出電圧を印加し、吐出動作させるノズルとして選択されたノズルから液滴を静電吸引力によって吐出し、対向電極上の記録基材に着弾させる。以上のようにして、多ノズルから液滴を選択的に吐出する。
The liquid to be discharged is supplied to each nozzle 10 through the liquid flow path. The liquid that has entered the nozzle 10 comes into contact with the electrode film 8 and is charged.
In a state where the voltage between the electrode film 8 and the counter electrode is lower than a predetermined discharge voltage, the meniscus formed in the nozzle that drives the piezoelectric element 3 to perform the discharge operation is controlled to be convex so as to fly under the discharge voltage. The meniscus formed on the nozzle that is not ejected is controlled to a level that does not fly under the ejection voltage. Then, a discharge voltage is applied between the electrode film 8 and the counter electrode, and droplets are discharged from the nozzle selected as the nozzle to be discharged by electrostatic attraction, and land on the recording substrate on the counter electrode. Let As described above, droplets are selectively ejected from multiple nozzles.

本実施形態の静電吸引式液体吐出ヘッドの作製にあたっては、以下に挙げる方法を適用する。   In producing the electrostatic suction type liquid ejection head of this embodiment, the following method is applied.

樹脂基材4に貫通孔6を形成する方法としては、(1)フィルム状の樹脂材料にレーザー穿孔する方法、(2)金型を用い、貫通孔6の部分を含めて樹脂基材4全体を成型する方法、(3)感光性樹脂(フォトレジスト)を用い、フォトリソグラフィー技術により貫通孔6を形成する方法などが挙げられる。
また、複数の方法を組み合わせて樹脂材料に貫通孔を形成しても良い。例えば、樹脂材料に成型により凹部形状の部分を形成し、この凹部形状の部分にレーザー穿孔して貫通孔を形成する方法などを用いても良い。
As a method of forming the through-hole 6 in the resin base material 4, (1) a method of laser perforating a film-like resin material, and (2) the entire resin base material 4 including the through-hole 6 portion using a mold. And (3) a method of forming the through-hole 6 by a photolithography technique using a photosensitive resin (photoresist).
A plurality of methods may be combined to form a through hole in the resin material. For example, a method may be used in which a concave portion is formed in a resin material by molding, and a through hole is formed by laser drilling in the concave portion.

溝13や貫通孔7は、フォトリソグラフィー技術を用いた選択的エッチングにより形成する。エッチング方法としては、ドライエッチングが好ましい。溝13内の空間がそのまま液体流路内の空間となるので、溝13は、作製しようとする液体流路の形状に形成する。   The groove 13 and the through hole 7 are formed by selective etching using a photolithography technique. As an etching method, dry etching is preferable. Since the space in the groove 13 becomes the space in the liquid channel as it is, the groove 13 is formed in the shape of the liquid channel to be manufactured.

溝13の底部の薄膜16は、溝13を形成する工程の後、第1シリコン基材2の溝13が形成された面の反対面の圧電素子3が付設される部分をエッチング加工することにより、所望の薄さに薄膜化させて形成する。又は、薄膜16は、圧電素子3が付設される溝13の底部のみ特別にエッチングして他より深く掘り下げて形成しても良い。前記2方法を両方実施しても良い。   After the step of forming the groove 13, the thin film 16 at the bottom of the groove 13 is etched by etching a portion of the first silicon substrate 2 to which the piezoelectric element 3 opposite to the surface on which the groove 13 is formed is attached. The thin film is formed to a desired thickness. Alternatively, the thin film 16 may be formed by specially etching only the bottom of the groove 13 to which the piezoelectric element 3 is attached and deepening deeper than the others. Both of the two methods may be performed.

樹脂基材4に貫通孔6を形成した後、樹脂基材4と第2シリコン基材5を接合する前に、樹脂基材4の第2シリコン基材5に接合する側の面及び貫通孔6内に電極膜8を形成する。蒸着、スパッタリング、CVD法などにより導電性薄膜を形成し、これを電極膜8とする。   After the through hole 6 is formed in the resin base material 4 and before the resin base material 4 and the second silicon base material 5 are joined, the surface of the resin base material 4 to be joined to the second silicon base material 5 and the through hole An electrode film 8 is formed in 6. A conductive thin film is formed by vapor deposition, sputtering, CVD, or the like, and this is used as an electrode film 8.

樹脂基材4に電極膜8を形成した後、樹脂基材4と第2シリコン基材5を、接着剤層9を介して接合する。この接合の際、貫通孔6と貫通孔7の軸を合せることによって、貫通孔6と貫通孔7とを連接し、ノズル10を組み立てる。接合される両基材4,5の位置合わせは、図2に示すように位置合わせ用の貫通孔17,18を両基材4,5の縁、四隅等に(合計で2箇所以上)予め形成しておき、対応する貫通孔17と貫通孔18とに同時に一つのピンを挿し込むことによって行う。   After the electrode film 8 is formed on the resin base material 4, the resin base material 4 and the second silicon base material 5 are joined via the adhesive layer 9. At the time of this joining, by aligning the axes of the through hole 6 and the through hole 7, the through hole 6 and the through hole 7 are connected to assemble the nozzle 10. As shown in FIG. 2, the alignment of the base materials 4 and 5 to be joined is performed in advance by aligning through holes 17 and 18 for alignment at the edges, four corners, etc. of the base materials 4 and 5 (two or more in total). It is formed by inserting one pin into the corresponding through hole 17 and through hole 18 at the same time.

溝形成基材2と第2シリコン基材5との接合は、以下のような陽極接合法により行う。陽極接合法では接合される面の一方がガラスである必要があるため、まず、接合される面の一方にスパッタリング又はCVD法により厚さ2〔μm〕の硼珪酸ガラスのガラス薄膜14を形成する。続いて、両基材2,5をガラス薄膜14を介して接触させる。この時、両基材2,5の位置合わせは、図2に示すように位置合わせ用の貫通孔17,18を両基材2,5の縁、四隅等に(合計で2箇所以上)予め形成しておき、対応する貫通孔17と貫通孔18とに同時に一つのピンを挿し込むことによって行う。両基材2,5をガラス薄膜14を介して接触させた状態で、350℃〜450℃に加熱し、両基材2,5間にリーク電流が流れる寸前の電圧を印加することにより、両基材2,5を接合する。
両基材2,5の少なくともいずれか一方をガラス材料としている場合には、ガラス薄膜14を形成する工程を省略して行う。
溝形成基材2と第2シリコン基材5とが接合されることによって、ノズル10に接続する液体流路が組み立てられる。
液体流路の組立て後に、薄膜16に圧電素子3を付設する。
Bonding of the groove forming substrate 2 and the second silicon substrate 5 is performed by the following anodic bonding method. Since one of the surfaces to be bonded needs to be glass in the anodic bonding method, a glass thin film 14 of borosilicate glass having a thickness of 2 [μm] is first formed on one of the surfaces to be bonded by sputtering or CVD. . Subsequently, both base materials 2 and 5 are brought into contact with each other through the glass thin film 14. At this time, as shown in FIG. 2, the alignment of the base materials 2 and 5 is performed in advance by positioning the through holes 17 and 18 for alignment at the edges, four corners, etc. of the base materials 2 and 5 (two or more in total). It is formed by inserting one pin into the corresponding through hole 17 and through hole 18 at the same time. By heating both base materials 2 and 5 to 350 ° C. to 450 ° C. in a state where they are in contact with each other through the glass thin film 14, both voltages are applied by applying a voltage just before a leakage current flows between the base materials 2 and 5. The base materials 2 and 5 are joined.
When at least one of the base materials 2 and 5 is made of a glass material, the step of forming the glass thin film 14 is omitted.
By joining the groove forming substrate 2 and the second silicon substrate 5, the liquid flow path connected to the nozzle 10 is assembled.
After the assembly of the liquid flow path, the piezoelectric element 3 is attached to the thin film 16.

〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態につき図3を参照して説明する。図3は本発明の第2実施形態の静電吸引式液体吐出ヘッドを示す断面図である。
図3に示すように、本実施形態の静電吸引式液体吐出ヘッドは、上記第1実施形態に対し、液体流路及び加圧手段の構成要素である薄膜をNi電鋳膜19により金属薄膜で構成した点が異なり、その他の構成は上記第1実施形態と同一である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a sectional view showing an electrostatic suction type liquid discharge head according to a second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 3, the electrostatic attraction type liquid discharge head of this embodiment is different from the first embodiment in that a thin film as a component of a liquid flow path and a pressurizing means is made of a metal thin film by a Ni electroformed film 19. The other points are the same as those in the first embodiment.

金属薄膜の形成方法を説明する。
まず、溝13を溝形成基材2に形成する前において、溝形成基材2の片面に蒸着、スパッタリング、CVD法等により導電性薄膜90を形成する。次に、この導電性薄膜90を電極として用いて、電鋳法によりNi電鋳膜19を形成する。次に、Ni電鋳膜19が形成された面の反対面からシリコンをドライエッチングし、Ni電鋳膜19まで達するまで続けて溝13を形成する。Ni電鋳膜19の溝13の底部を構成する部分が液体流路及び加圧手段の構成要素となる。この部分に圧電素子3を配設する。
A method for forming a metal thin film will be described.
First, before forming the groove 13 on the groove forming substrate 2, the conductive thin film 90 is formed on one surface of the groove forming substrate 2 by vapor deposition, sputtering, CVD, or the like. Next, the Ni electroformed film 19 is formed by electroforming using the conductive thin film 90 as an electrode. Next, silicon is dry-etched from the surface opposite to the surface on which the Ni electroformed film 19 is formed, and the groove 13 is continuously formed until the Ni electroformed film 19 is reached. A portion constituting the bottom of the groove 13 of the Ni electroformed film 19 is a component of the liquid flow path and the pressurizing means. The piezoelectric element 3 is disposed in this portion.

〔第3実施形態〕
次に、本発明の第3実施形態につき図4を参照して説明する。図4は本発明の第3実施形態の静電吸引式液体吐出ヘッドを示す断面図である。
図4に示すように、本実施形態の静電吸引式液体吐出ヘッドは、上記第1実施形態に対し、樹脂基材4、電極膜8及び接着剤層9を排し、第2シリコン基材20のみによってノズル21を形成し、電極膜25を表面に形成した点が異なり、その他の構成は上記第1実施形態と同一である。すなわち、第2シリコン基材20のみによってノズル形成基材が構成される。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing an electrostatic suction type liquid discharge head according to a third embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 4, the electrostatic suction type liquid discharge head of the present embodiment excludes the resin base material 4, the electrode film 8, and the adhesive layer 9 from the first embodiment, and the second silicon base material. The nozzle 21 is formed only by 20 and the electrode film 25 is formed on the surface, and other configurations are the same as those in the first embodiment. That is, the nozzle forming base material is constituted only by the second silicon base material 20.

第2シリコン基材20の形成方法について説明する。
フォトリソグラフィー技術により、凸部22を形成する部分の周囲の素材をドライエッチングして除去するとともに、凸部22の先端から凸部22の反対面まで貫通する貫通孔をドライエッチングして形成し、これをノズル21とする。
その後、第2シリコン基材20の凸部22が形成された面に蒸着、スパッタリング、CVD法などにより導電性薄膜を形成し、これを電極膜25とする。電極膜25と液体との接触を確実にするために電極膜25は、凸部22の先端からノズル21内面に及ぶように形成する。
その後、上記第1実施形態と同様に、第2シリコン基材20を第1シリコン基材2にガラス薄膜14を介して陽極接合する。
A method for forming the second silicon substrate 20 will be described.
The photolithography technique is used to dry-etch and remove the material around the portion where the convex portion 22 is formed, and dry-etch the through-hole penetrating from the tip of the convex portion 22 to the opposite surface of the convex portion 22, This is the nozzle 21.
Thereafter, a conductive thin film is formed on the surface of the second silicon substrate 20 on which the convex portions 22 are formed by vapor deposition, sputtering, CVD, or the like, and this is used as an electrode film 25. In order to ensure contact between the electrode film 25 and the liquid, the electrode film 25 is formed so as to extend from the tip of the convex portion 22 to the inner surface of the nozzle 21.
Thereafter, as in the first embodiment, the second silicon substrate 20 is anodically bonded to the first silicon substrate 2 via the glass thin film 14.

作製された第2シリコン基材20には、凸部22と凸部22先端に吐出口24を開口させるノズル21が形成されている。
本実施形態のノズル21は、流入口23から吐出口24まで断面一定のノズルであり、任意の径に設定される。
本実施形態に拘わらず、ノズル21を吐出口24に近い断面ほど面積が減少する先細り形状に形成しても良い。この場合、吐出口24を20〔μm〕以下とし、かつ、流入口11の口径を50〔μm〕以上100〔μm〕以下とすることができる。
好ましくは、50〔μm〕以上200〔μm〕以下に設定すべき基材の厚みは、凸部22を除く第2シリコン基材20の図示する厚みd1である。
The produced second silicon substrate 20 is formed with a convex portion 22 and a nozzle 21 that opens a discharge port 24 at the tip of the convex portion 22.
The nozzle 21 of the present embodiment is a nozzle having a constant cross section from the inlet 23 to the outlet 24, and is set to have an arbitrary diameter.
Regardless of this embodiment, the nozzle 21 may be formed in a tapered shape in which the area decreases as the cross section approaches the discharge port 24. In this case, the discharge port 24 can be 20 [μm] or less, and the diameter of the inflow port 11 can be 50 [μm] or more and 100 [μm] or less.
Preferably, the thickness of the base material to be set to 50 [μm] or more and 200 [μm] or less is the thickness d1 of the second silicon base material 20 excluding the convex portion 22.

〔第4実施形態〕
次に、本発明の第4実施形態につき図5を参照して説明する。図5は本発明の第4実施形態の静電吸引式液体吐出ヘッドを示す断面図である。
図5に示すように、本実施形態の静電吸引式液体吐出ヘッドは、上記第3実施形態に対し、液体流路及び加圧手段の構成要素である薄膜をNi電鋳膜19により金属薄膜で構成した点が異なり、その他の構成は上記第3実施形態と同一である。金属薄膜は、上記第2の実施形態と同様に形成する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an electrostatic suction type liquid discharge head according to a fourth embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 5, the electrostatic attraction type liquid discharge head of this embodiment is different from the third embodiment in that a thin film as a component of the liquid flow path and the pressurizing means is made of a metal thin film by a Ni electroformed film 19. The other points are the same as in the third embodiment. The metal thin film is formed in the same manner as in the second embodiment.

〔第5実施形態〕
次に、本発明の第5実施形態につき図6〜図10を参照して説明する。本実施形態は上記第1〜第4実施形態の4分類のうち上記第1実施形態と同類に属するものである。
以下に製造過程に沿って説明する。図6及び図7は、本発明の第5実施形態の第2シリコン基材の形成工程を示す断面図である。図8及び図9は、本発明の第5実施形態の第1シリコン基材の形成工程を示す断面図である。図10は、本発明の第5実施形態の組立工程示す断面図である。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment belongs to the same category as the first embodiment among the four classifications of the first to fourth embodiments.
The following describes the manufacturing process. 6 and 7 are cross-sectional views showing a process for forming a second silicon substrate according to the fifth embodiment of the present invention. 8 and 9 are cross-sectional views showing a first silicon substrate forming step according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 10 is a sectional view showing the assembly process of the fifth embodiment of the present invention.

〔第2シリコン基材形成工程〕
まず、図6(1)に示すように、シリコン基板30の表裏に酸化膜31,32を形成する。このとき、フォトリソグラフィー技術によりレジストマスクでマスキングして熱酸化法等により酸化膜を形成する工程を2段階施し、開口部33及び2段構造を有する酸化膜31を形成する。酸化膜32は全面に形成する。
[Second silicon substrate forming step]
First, as shown in FIG. 6A, oxide films 31 and 32 are formed on the front and back of the silicon substrate 30. At this time, a step of forming an oxide film by a thermal oxidation method or the like by masking with a resist mask by a photolithography technique is performed in two stages to form an opening 33 and an oxide film 31 having a two-stage structure. The oxide film 32 is formed on the entire surface.

次に、図6(2)に示すように、酸化膜31,32をマスクとして、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合プラズマ)法により、開口部33を介してシリコン基板30表面をエッチングし、裏面に達しない所定の深さまで掘り下げる。   Next, as shown in FIG. 6B, the surface of the silicon substrate 30 is etched through the opening 33 by the ICP (Inductively Coupled Plasma) method using the oxide films 31 and 32 as a mask, and the back surface. Digging to a predetermined depth that does not reach.

次に、図6(3)に示すように、酸化膜31が1段になるまで酸化膜31のシリコン酸化物を反応性イオンエッチングで除去する。これにより酸化膜31に開口部34が生じる   Next, as shown in FIG. 6C, the silicon oxide of the oxide film 31 is removed by reactive ion etching until the oxide film 31 becomes one stage. As a result, an opening 34 is formed in the oxide film 31.

次に、図7(4)に示すように、酸化膜31,32をマスクとして、ICP法により、開口部33,34を介してシリコンをエッチングし、開口部33下が貫通するまで掘り下げる。   Next, as shown in FIG. 7 (4), silicon is etched through the openings 33 and 34 by the ICP method using the oxide films 31 and 32 as a mask, and dug until the bottom of the opening 33 penetrates.

次に、図7(5)に示すように、酸化膜31,32を反応性イオンエッチングで除去し、その後、表面処理としてシリコン基板30をTEOS(図示せず)でコーティングし、これを第2シリコン基材として使用する。
以上のようにして作製された第2シリコン基材35は、ノズルの一部となる貫通孔36と、接着剤止め穴37を有する。
Next, as shown in FIG. 7 (5), the oxide films 31 and 32 are removed by reactive ion etching, and then the silicon substrate 30 is coated with TEOS (not shown) as a surface treatment. Used as a silicon substrate.
The second silicon substrate 35 produced as described above has a through hole 36 that becomes a part of the nozzle and an adhesive retaining hole 37.

〔溝形成基材(第1シリコン基材)形成工程〕
一方、図8(1)に示すように、シリコン基板40の表裏に酸化膜41,42を形成する。このとき、フォトリソグラフィー技術によりレジストマスクでマスキングして熱酸化法等により酸化膜を形成する工程を2段階施し、開口部43〜45及び2段構造を有する酸化膜41を形成する。酸化膜42には開口部46,47を形成する。
[Groove forming substrate (first silicon substrate) forming step]
On the other hand, oxide films 41 and 42 are formed on the front and back of the silicon substrate 40 as shown in FIG. At this time, a process of forming an oxide film by a thermal oxidation method or the like by masking with a resist mask by a photolithography technique is performed in two stages to form an oxide film 41 having openings 43 to 45 and a two-stage structure. Openings 46 and 47 are formed in the oxide film 42.

次に、図8(2)に示すように、酸化膜41をマスクとして、ICP法により、開口部43〜45を介してシリコン基板40表面をエッチングし、裏面に達しない所定の深さまで掘り下げる。   Next, as shown in FIG. 8B, using the oxide film 41 as a mask, the surface of the silicon substrate 40 is etched through the openings 43 to 45 by the ICP method, and is dug down to a predetermined depth that does not reach the back surface.

次に、図8(3)に示すように、酸化膜41が1段になるまで酸化膜41のシリコン酸化物を反応性イオンエッチングで除去する。これにより酸化膜41に開口部48,49が生じる   Next, as shown in FIG. 8C, the silicon oxide of the oxide film 41 is removed by reactive ion etching until the oxide film 41 becomes one stage. As a result, openings 48 and 49 are formed in the oxide film 41.

次に、図8(4)に示すように、レジストマスク50で図8(2)の工程で形成したダイシングラインのコーナー目印51をマスクした後、酸化膜41をマスクとして、ICP法により、開口部44,45,48,49を介してシリコン基板40表面をエッチングし、裏面に達しない所定の深さまでさらに掘り下げる。   Next, as shown in FIG. 8 (4), the resist mask 50 masks the corner mark 51 of the dicing line formed in the step of FIG. 8 (2), and then opens the opening by the ICP method using the oxide film 41 as a mask. The surface of the silicon substrate 40 is etched through the portions 44, 45, 48, and 49, and further dug down to a predetermined depth that does not reach the back surface.

次に、図9(5)に示すように、酸化膜42をマスクとして、ICP法により、開口部46,47を介してシリコン基板40裏面をエッチングし、図8(2)(4)の工程で掘り下げた裏面開口部44,45下の穴に達するまで掘り下げ貫通させる。このとき、図8(4)の工程で掘り下げた開口部48,49下の穴には達しないようにする。   Next, as shown in FIG. 9 (5), the back surface of the silicon substrate 40 is etched through the openings 46 and 47 by the ICP method using the oxide film 42 as a mask, and the steps of FIGS. It digs and penetrates until it reaches the hole below the back surface openings 44 and 45 dug down. At this time, the holes below the openings 48 and 49 dug down in the process of FIG.

次に、図9(6)に示すように、酸化膜31,32を反応性イオンエッチングで除去し、その後、表面処理としてシリコン基板40をTEOSでコーティングし、TEOSコート(図示せず)を下地として接合用のガラス薄膜52を形成するテンパックスをコーティングする。これを第1シリコン基材53として使用する。   Next, as shown in FIG. 9 (6), the oxide films 31 and 32 are removed by reactive ion etching, and then the silicon substrate 40 is coated with TEOS as a surface treatment, and a TEOS coat (not shown) is used as a base. As above, Tempax that forms the glass thin film 52 for bonding is coated. This is used as the first silicon substrate 53.

以上のようにして作製された第1シリコン基材53は、加圧用の薄膜54が底部に形成された複数の液体流路用溝55,55・・・と、複数の液体流路用溝55,55・・・が合流する共通供給路用溝56と、位置合わせ用貫通孔57と、圧電素子設置位置検出用貫通孔58と、ダイシングラインのコーナー目印51とを有する。   The first silicon substrate 53 manufactured as described above includes a plurality of liquid flow channel grooves 55, 55... Having a pressurizing thin film 54 formed at the bottom, and a plurality of liquid flow channel grooves 55. , 55... Are joined, a through hole 57 for alignment, a through hole 58 for detecting a piezoelectric element installation position, and a corner mark 51 of a dicing line.

〔ヘッド組立て工程〕
以上のようにして作製された第1シリコン基材53及び第2シリコン基材35と、別途成型したノズル先端部となる貫通孔61を有する樹脂基材60とにより本実施形態の静電吸引式液体吐出ヘッドを組み立てる。樹脂基材60には、電極金属膜62を形成しておく。
[Head assembly process]
The electrostatic suction type of the present embodiment is composed of the first silicon substrate 53 and the second silicon substrate 35 manufactured as described above, and the resin substrate 60 having a through hole 61 that is a separately formed nozzle tip. Assemble the liquid discharge head. An electrode metal film 62 is formed on the resin substrate 60.

図10(1)に示すように、液体流路用溝55上に貫通孔36が配置されるように、第1シリコン基材53上に第2シリコン基材35を配置する。両基材35,53をガラス薄膜52を介して接触させた状態で、350℃〜450℃に加熱し、両基材35,53間にリーク電流が流れる寸前の電圧を印加して両基材35,53を陽極接合する。   As shown in FIG. 10 (1), the second silicon substrate 35 is arranged on the first silicon substrate 53 so that the through hole 36 is arranged on the liquid flow channel groove 55. In a state where both base materials 35 and 53 are brought into contact with each other through the glass thin film 52, the base material 35 is heated to 350 ° C. to 450 ° C., and a voltage just before a leakage current flows between the base materials 35 and 53 is applied. 35 and 53 are anodically bonded.

一方、図10(2)に示すように、貫通孔36上に貫通孔61が配置されるように、第2シリコン基材35上に樹脂基材60を接着剤を介して配置する。これにより接着剤層63を介して両基材35,60が接合される。接着時、余分な接着剤が貫通孔36を包囲するように形成された接着剤止め穴37に流入することによって貫通孔36,61に接着剤が流入することが防がれる。これにより吐出対象の液体に接着剤による悪影響を与えない。   On the other hand, as shown in FIG. 10 (2), the resin base material 60 is disposed on the second silicon base material 35 with an adhesive so that the through hole 61 is disposed on the through hole 36. Thereby, both base materials 35 and 60 are joined via the adhesive layer 63. At the time of bonding, excess adhesive flows into the adhesive stop hole 37 formed so as to surround the through hole 36, thereby preventing the adhesive from flowing into the through holes 36 and 61. As a result, the liquid to be discharged is not adversely affected by the adhesive.

最後に、薄膜54に圧電素子3を付設する。なお、圧電素子3の付設には、圧電素子駆動用の電極パターニング、圧電素子貼付が含まれる。その後、必要な配線接続、パッケージングが行われる。   Finally, the piezoelectric element 3 is attached to the thin film 54. The attachment of the piezoelectric element 3 includes electrode patterning for driving the piezoelectric element and pasting of the piezoelectric element. Thereafter, necessary wiring connection and packaging are performed.

〔第6実施形態〕
次に、本発明の第6実施形態につき図11〜図13を参照して説明する。本実施形態は上記第1〜第4実施形態の4分類のうち上記第3実施形態と同類に属するものである。
以下に製造過程に沿って説明する。図11〜図13は、本発明の第6実施形態のノズル形成基材(第2シリコン基材)の形成工程を示す断面図である。
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment belongs to the same category as the third embodiment among the four classifications of the first to fourth embodiments.
The following describes the manufacturing process. FIGS. 11-13 is sectional drawing which shows the formation process of the nozzle formation base material (2nd silicon base material) of 6th Embodiment of this invention.

まず、図11(1)に示すように、シリコン基板70の表裏に酸化膜71a,71b,72を形成する。このとき、フォトリソグラフィー技術によりレジストマスクでマスキングして熱酸化法等により酸化膜を形成する工程を2段階施して、酸化膜71aより酸化膜71bを薄くするとともに、酸化膜71bを包囲する開口部73を形成する。酸化膜72には開口部74を形成する。   First, as shown in FIG. 11 (1), oxide films 71 a, 71 b, 72 are formed on the front and back of the silicon substrate 70. At this time, an oxide film 71b is made thinner than the oxide film 71a by masking with a resist mask by a photolithography technique and forming an oxide film by a thermal oxidation method or the like, and an opening surrounding the oxide film 71b 73 is formed. An opening 74 is formed in the oxide film 72.

次に、図11(2)に示すように、酸化膜71a,71bの上からSi層75をスパッタリングにより形成し、さらにSi層75の上にAl層76をスパッタリングにより形成する。 Next, as shown in FIG. 11B, an Si 3 N 4 layer 75 is formed by sputtering on the oxide films 71a and 71b, and an Al layer 76 is formed on the Si 3 N 4 layer 75 by sputtering. To do.

次に、図11(3)に示すように、Al層76の酸化膜71bの中央上に開口部77をレジストでマスクの上、エッチングして形成する。   Next, as shown in FIG. 11 (3), an opening 77 is formed on the center of the oxide film 71b of the Al layer 76 by etching with a resist mask.

次に、図11(4)に示すように、酸化膜73をマスクとして、ICP法により、開口部74を介してシリコン基板70裏面をエッチングし、酸化膜71bに達しない所定の深さまで掘り下げる。   Next, as shown in FIG. 11 (4), the back surface of the silicon substrate 70 is etched through the opening 74 by the ICP method using the oxide film 73 as a mask to dig up to a predetermined depth that does not reach the oxide film 71b.

次に、図12(5)に示すように、Al層76をマスクとして、反応性イオンエッチングにより、開口部77を介してSi層75、酸化膜71bをエッチングして掘り下げ、さらにICP法によりシリコン基板70表面をエッチングして、図12(4)の工程で掘り下げた裏面開口部74下の穴に達するまで掘り下げ貫通させる。 Next, as shown in FIG. 12 (5), the Si 3 N 4 layer 75 and the oxide film 71b are etched and etched through the opening 77 by reactive ion etching using the Al layer 76 as a mask. The surface of the silicon substrate 70 is etched by this method, and the silicon substrate 70 is dug until it reaches the hole below the back surface opening 74 dug in the step of FIG.

次に、図12(6)に示すように、Al層76を除去した後、熱酸化法により、前工程までで形成された貫通孔78の内面に酸化膜79を形成する。   Next, as shown in FIG. 12 (6), after the Al layer 76 is removed, an oxide film 79 is formed on the inner surface of the through-hole 78 formed up to the previous step by thermal oxidation.

次に、図12(7)に示すように、反応性イオンエッチングにより、Si層75を除去する。 Next, as shown in FIG. 12 (7), the Si 3 N 4 layer 75 is removed by reactive ion etching.

次に、図13(8)に示すように、開口部73を介してICP法によりシリコン基板70表面をエッチングし、貫通孔78の周囲を掘り下げる。   Next, as shown in FIG. 13 (8), the surface of the silicon substrate 70 is etched through the opening 73 by the ICP method, and the periphery of the through hole 78 is dug down.

次に、図13(9)に示すように、反応性イオンエッチングにより、厚めの方の酸化膜71が残り、薄めの方の酸化膜71bが無くなるまでエッチングして酸化膜71bを除去する。   Next, as shown in FIG. 13 (9), the oxide film 71b is removed by reactive ion etching until the thicker oxide film 71 remains and the thinner oxide film 71b disappears.

次に、図13(10)に示すように、ICP法によりシリコン基板70表面をエッチングし、貫通孔78の内面に形成された酸化膜79の先端を筒状に露出させるとともに、貫通孔78の周囲のシリコンをさらに掘り下げる。   Next, as shown in FIG. 13 (10), the surface of the silicon substrate 70 is etched by the ICP method so that the tip of the oxide film 79 formed on the inner surface of the through hole 78 is exposed in a cylindrical shape. Dig deeper into the surrounding silicon.

次に、図13(11)に示すように、スパッタリングにより電極金属膜80をシリコン基板70表面に形成する。このとき、電極金属膜80は筒状の酸化膜79の先端切り口を覆う。   Next, as shown in FIG. 13 (11), an electrode metal film 80 is formed on the surface of the silicon substrate 70 by sputtering. At this time, the electrode metal film 80 covers the tip end of the cylindrical oxide film 79.

以上の工程により作製された基板をノズル形成基材として使用する。以上の工程により作製されたノズル形成基材81には、シリコンの凸部82の先端からさらに筒状に突出するシリコン酸化物のノズル先端部83が形成されており、ノズル先端部83の先端切り口を吐出口とする段付き先端極細ノズルが構成される。かかるノズル形成基材81は、非常に微小の液滴の吐出を高精度に行うことを可能とする。   The substrate produced by the above steps is used as the nozzle forming base material. The nozzle forming base material 81 manufactured by the above process is formed with a silicon oxide nozzle tip 83 protruding in a cylindrical shape from the tip of the silicon projection 82, and the tip cut end of the nozzle tip 83 is formed. A stepped tip ultrafine nozzle having a discharge port as an outlet is configured. Such a nozzle forming substrate 81 makes it possible to discharge very fine droplets with high accuracy.

その後、第5の実施形態と同様にして、ノズル形成基材81の裏面に第1シリコン基材53を接合し、圧電素子3を付設する。   Thereafter, in the same manner as in the fifth embodiment, the first silicon substrate 53 is bonded to the back surface of the nozzle forming substrate 81, and the piezoelectric element 3 is attached.

なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではない。例えば、以上の実施形態においては、圧電体を利用した加圧手段を構成したが、発熱体を利用した加圧手段を採用しても良い。   In addition, this invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the pressurizing unit using the piezoelectric body is configured, but a pressurizing unit using the heating element may be adopted.

本発明の第1実施形態の静電吸引式液体吐出ヘッドを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the electrostatic attraction | suction type liquid discharge head of 1st Embodiment of this invention. 位置合わせ用の貫通孔の断面図である。It is sectional drawing of the through-hole for alignment. 本発明の第2実施形態の静電吸引式液体吐出ヘッドを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the electrostatic attraction | suction type liquid discharge head of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態の静電吸引式液体吐出ヘッドを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the electrostatic attraction | suction type liquid discharge head of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態の静電吸引式液体吐出ヘッドを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the electrostatic attraction | suction type liquid discharge head of 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態の第2シリコン基材の形成工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the formation process of the 2nd silicon base material of 5th Embodiment of this invention. 図6に続く、本発明の第5実施形態の第2シリコン基材の形成工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the formation process of the 2nd silicon base material of 5th Embodiment of this invention following FIG. 本発明の第5実施形態の第1シリコン基材の形成工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the formation process of the 1st silicon base material of 5th Embodiment of this invention. 図8に続く、本発明の第5実施形態の第1シリコン基材の形成工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the formation process of the 1st silicon base material of 5th Embodiment of this invention following FIG. 本発明の第5実施形態の組立工程示す断面図である。It is sectional drawing which shows the assembly process of 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態のノズル形成基材(第2シリコン基材)の形成工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the formation process of the nozzle formation base material (2nd silicon base material) of 6th Embodiment of this invention. 図11に続く、本発明の第6実施形態のノズル形成基材(第2シリコン基材)の形成工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the formation process of the nozzle formation base material (2nd silicon base material) of 6th Embodiment of this invention following FIG. 図12に続く、本発明の第6実施形態のノズル形成基材(第2シリコン基材)の形成工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the formation process of the nozzle formation base material (2nd silicon base material) of 6th Embodiment of this invention following FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 ノズル形成基材
2 第1シリコン基材(溝形成基材)
3 圧電素子
4 樹脂基材
5 第2シリコン基材
6 貫通孔
7 貫通孔
8 電極膜
9 接着剤層
10 ノズル
11 流入口
12 吐出口
13 溝
14 ガラス薄膜
15 液体加圧室(液体流路の一部)
16 薄膜
17 貫通孔
18 貫通孔
19 電鋳膜
20 第2シリコン基材
21 ノズル
22 凸部
23 流入口
24 吐出口
25 電極膜
1 Nozzle forming substrate 2 First silicon substrate (groove forming substrate)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Piezoelectric element 4 Resin base material 5 2nd silicon base material 6 Through-hole 7 Through-hole 8 Electrode film 9 Adhesive layer 10 Nozzle 11 Inlet 12 Outlet 13 Groove 14 Glass thin film 15 Liquid pressurization chamber (one liquid flow path Part)
16 Thin film 17 Through-hole 18 Through-hole 19 Electroformed film 20 Second silicon base material 21 Nozzle 22 Convex part 23 Inlet port 24 Outlet port 25 Electrode film

Claims (27)

複数の基材が接合されてなる複合基材に、前記複数の基材を貫通し、吐出口と流入口とを相対する面に開口させるノズルが形成されてなるノズル形成基材と、
少なくとも一面に溝が形成された溝形成基材とを有し、
前記ノズル形成基材の前記流入口が開口する面と前記溝形成基材の前記溝が形成された面とが接合されて前記流入口が開口する面と前記溝とで前記流入口に接続する液体流路が形成され、
前記ノズル内の液体を帯電させる電極と、前記液体流路内の液体を加圧して前記ノズルに形成されるメニスカスを制御する加圧手段とが設けられ、
前記複合基材のうち少なくとも前記流入口が開口する基材及び前記溝形成基材がヤング率50〔GPa〕以上の材料で構成されてなることを特徴とする静電吸引式液体吐出ヘッド。
Nozzle forming substrate formed by forming a nozzle that penetrates the plurality of substrates and opens the discharge port and the inflow port on a surface facing the composite substrate formed by bonding a plurality of substrates,
A groove-forming substrate having grooves formed on at least one surface;
The surface of the nozzle forming substrate on which the inlet is opened and the surface of the groove forming substrate on which the groove is formed are joined to connect the inlet and the surface on which the inlet opens and the groove. A liquid channel is formed,
An electrode for charging the liquid in the nozzle, and a pressurizing means for controlling the meniscus formed in the nozzle by pressurizing the liquid in the liquid flow path,
An electrostatic suction type liquid discharge head, wherein at least the base material in which the inflow opening is opened and the groove forming base material of the composite base material are made of a material having a Young's modulus of 50 [GPa] or more.
複数の基材が接合されてなる複合基材に、前記複数の基材を貫通し、吐出口と流入口とを相対する面に開口させるノズルが形成されてなるノズル形成基材と、
少なくとも一面に溝が形成された溝形成基材とを有し、
前記ノズル形成基材の前記流入口が開口する面と前記溝形成基材の前記溝が形成された面とが接合されて前記流入口が開口する面と前記溝とで前記流入口に接続する液体流路が形成され、
前記ノズル内の液体を帯電させる電極と、前記液体流路内の液体を加圧して前記ノズルに形成されるメニスカスを制御する加圧手段とが設けられ、
前記複合基材を構成する前記流入口が開口する基材及び前記溝形成基材のヤング率が、前記複合基材を構成する前記吐出口が開口する基材のヤング率より高く、
前記複合基材を構成する前記吐出口が開口する基材の体積抵抗率が、前記複合基材を構成する前記流入口が開口する基材の体積抵抗率より高いことを特徴とする静電吸引式液体吐出ヘッド。
Nozzle-forming substrate formed by forming a nozzle that penetrates the plurality of substrates and opens the discharge port and the inflow port on a surface facing the composite substrate formed by bonding a plurality of substrates,
A groove-forming substrate having grooves formed on at least one surface;
The surface of the nozzle forming substrate on which the inlet is opened and the surface of the groove forming substrate on which the groove is formed are joined, and the surface on which the inlet is opened and the groove are connected to the inlet. A liquid channel is formed,
An electrode for charging the liquid in the nozzle, and a pressurizing means for controlling the meniscus formed in the nozzle by pressurizing the liquid in the liquid flow path,
The Young's modulus of the base material in which the inflow opening constituting the composite base material opens and the groove forming base material is higher than the Young's modulus of the base material in which the discharge port constituting the composite base material opens,
The electrostatic attraction characterized in that the volume resistivity of the substrate opening the discharge port constituting the composite substrate is higher than the volume resistivity of the substrate opening the inlet forming the composite substrate. Type liquid discharge head.
前記複合基材を構成する前記吐出口が開口する基材が樹脂材料からなることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の静電吸引式液体吐出ヘッド。 The electrostatic suction type liquid discharge head according to claim 1, wherein the base material on which the discharge ports constituting the composite base material are opened is made of a resin material. 前記複合基材を構成する前記流入口が開口する基材と、前記溝形成基材とが、ともにシリコン材料からなり、ガラス薄膜を介した陽極接合により接合されてなることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3記載の静電吸引式液体吐出ヘッド。 The base material in which the inflow opening constituting the composite base material is opened and the groove forming base material are both made of a silicon material and bonded by anodic bonding through a glass thin film. The electrostatic suction type liquid discharge head according to claim 1, 2 or 3. 前記複合基材を構成する前記流入口が開口する基材がガラス材料からなり、前記溝形成基材がシリコン材料からなり、この両基材が陽極接合により接合されてなることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3記載の静電吸引式液体吐出ヘッド。 The base material in which the inflow opening constituting the composite base material opens is made of a glass material, the groove forming base material is made of a silicon material, and both the base materials are joined by anodic bonding. The electrostatic attraction type liquid discharge head according to claim 1, claim 2, or claim 3. 単一基材に、吐出口と流入口とを相対する面に開口させるノズルが形成されてなるノズル形成基材と、
少なくとも一面に溝が形成された溝形成基材とを有し、
前記ノズル形成基材の前記流入口が開口する面と前記溝形成基材の前記溝が形成された面とが接合されて前記流入口が開口する面と前記溝とで前記流入口に接続する液体流路が形成され、
前記ノズル内の液体を帯電させる電極と、前記液体流路内の液体を加圧して前記ノズルに形成されるメニスカスを制御する加圧手段とが設けられ、
前記単一基材及び前記溝形成基材がヤング率50〔GPa〕以上の材料で構成されてなることを特徴とする静電吸引式液体吐出ヘッド。
A nozzle forming substrate in which a nozzle that opens a discharge port and an inflow port on a surface facing each other is formed on a single substrate;
A groove-forming substrate having grooves formed on at least one surface;
The surface of the nozzle forming substrate on which the inlet is opened and the surface of the groove forming substrate on which the groove is formed are joined to connect the inlet and the surface on which the inlet opens and the groove. A liquid channel is formed,
An electrode for charging the liquid in the nozzle, and a pressurizing means for controlling the meniscus formed in the nozzle by pressurizing the liquid in the liquid flow path,
The electrostatic suction type liquid discharge head, wherein the single base material and the groove forming base material are made of a material having a Young's modulus of 50 [GPa] or more.
前記吐出口が前記ノズル形成基材に形成された凸部の先端に開口していることを特徴とする請求項6に記載の静電吸引式液体吐出ヘッド。 The electrostatic suction type liquid discharge head according to claim 6, wherein the discharge port is opened at a tip of a convex portion formed on the nozzle forming substrate. 前記単一基材と、前記溝形成基材とが、ともにシリコン材料からなり、ガラス薄膜を介した陽極接合により接合されてなることを特徴とする請求項6又は請求項7記載の静電吸引式液体吐出ヘッド。 The electrostatic attraction according to claim 6 or 7, wherein the single base material and the groove forming base material are both made of a silicon material and bonded by anodic bonding through a glass thin film. Type liquid discharge head. 相互に接合される両基材のそれぞれに、位置合わせ用のパターンが形成されていることを特徴とする請求項1から請求項8のうちいずれか一に記載の静電吸引式液体吐出ヘッド。 The electrostatic attraction type liquid discharge head according to claim 1, wherein a pattern for alignment is formed on each of the two substrates to be bonded to each other. 前記液体流路の一部が薄膜によって形成されており、前記加圧手段は前記薄膜を変形させて前記液体流路の容積を変化させるものであることを特徴とする請求項1から請求項9のうちいずれか一に記載の静電吸引式液体吐出ヘッド。 10. A part of the liquid channel is formed of a thin film, and the pressurizing means changes the volume of the liquid channel by deforming the thin film. The electrostatic suction liquid discharge head according to any one of the above. 前記薄膜は、エッチングによって前記溝形成基材が薄肉化された部分により構成されてなることを特徴とする請求項10に記載の静電吸引式液体吐出ヘッド。 The electrostatic attraction type liquid discharge head according to claim 10, wherein the thin film is constituted by a portion where the groove forming substrate is thinned by etching. 前記薄膜が、前記溝形成基材上に電鋳法により形成された金属薄膜により構成されてなることを特徴とする請求項10に記載の静電吸引式液体吐出ヘッド。 The electrostatic suction type liquid discharge head according to claim 10, wherein the thin film is formed of a metal thin film formed by electroforming on the groove forming substrate. 前記加圧手段が圧電素子であることを特徴とする請求項1から請求項12のうちいずれか一に記載の静電吸引式液体吐出ヘッド。 The electrostatic suction type liquid discharge head according to claim 1, wherein the pressurizing unit is a piezoelectric element. 前記吐出口が20〔μm〕以下であることを特徴とする請求項1から請求項13のうちいずれか一に記載の静電吸引式液体吐出ヘッド。 The electrostatic suction type liquid discharge head according to claim 1, wherein the discharge port is 20 [μm] or less. 前記流入口の口径が50〔μm〕以上100〔μm〕以下であることを特徴とする請求項1から請求項14のうちいずれか一に記載の静電吸引式液体吐出ヘッド。 The electrostatic attraction type liquid discharge head according to claim 1, wherein a diameter of the inflow port is 50 [μm] or more and 100 [μm] or less. 前記流入口が開口する基材の厚みが50〔μm〕以上200〔μm〕以下であることを特徴とする請求項1から請求項15のうちいずれか一に記載の静電吸引式液体吐出ヘッド。 The electrostatic attraction type liquid discharge head according to any one of claims 1 to 15, wherein a thickness of a base material to which the inflow port is opened is 50 [μm] or more and 200 [μm] or less. . 第1シリコン基材にエッチングにより溝を形成する溝形成工程と、
第2シリコン基材にエッチングにより貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
樹脂材料を成型して貫通孔を有した樹脂基材を形成する樹脂基材形成工程と、
前記溝に前記第2シリコン基材の面及び前記第2シリコン基材の前記貫通孔の開口を合せて前記第1シリコン基材と前記第2シリコン基材とを接合し、前記開口に接続する液体流路を組み立てる流路組立工程と、
前記第2シリコン基材と前記樹脂基材とを接合し、互いの貫通孔を連接させてノズルを組み立てるノズル組立工程とを有することを特徴とする静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法。
A groove forming step of forming a groove in the first silicon substrate by etching;
A through hole forming step of forming a through hole in the second silicon substrate by etching;
A resin base material forming step of forming a resin base material having a through hole by molding a resin material;
The surface of the second silicon substrate and the opening of the through hole of the second silicon substrate are aligned with the groove, and the first silicon substrate and the second silicon substrate are joined and connected to the opening. A flow path assembly process for assembling a liquid flow path;
A method of manufacturing an electrostatic suction type liquid discharge head, comprising: a nozzle assembly step of assembling a nozzle by joining the second silicon base material and the resin base material and connecting through holes to each other.
第1シリコン基材にエッチングにより溝を形成する溝形成工程と、
第2シリコン基材にエッチングにより貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
感光性樹脂材料に光学的処理を施すフォトリソグラフィー技術により貫通孔を有した樹脂基材を形成する樹脂基材形成工程と、
前記溝に前記第2シリコン基材の面及び前記第2シリコン基材の前記貫通孔の開口を合せて前記第1シリコン基材と前記第2シリコン基材とを接合し、前記開口に接続する液体流路を組み立てる流路組立工程と、
前記第2シリコン基材と前記樹脂基材とを接合し、互いの貫通孔を連接させてノズルを組み立てるノズル組立工程とを有することを特徴とする静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法。
A groove forming step of forming a groove in the first silicon substrate by etching;
A through hole forming step of forming a through hole in the second silicon substrate by etching;
A resin base material forming step of forming a resin base material having a through hole by a photolithography technique for optically processing the photosensitive resin material;
The surface of the second silicon substrate and the opening of the through hole of the second silicon substrate are aligned with the groove, and the first silicon substrate and the second silicon substrate are joined and connected to the opening. A flow path assembly process for assembling a liquid flow path;
A method of manufacturing an electrostatic suction type liquid discharge head, comprising: a nozzle assembly step of assembling a nozzle by joining the second silicon base material and the resin base material and connecting through holes to each other.
第1シリコン基材にエッチングにより溝を形成する溝形成工程と、
第2シリコン基材にエッチングにより貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
樹脂材料をレーザー穿孔して貫通孔を有した樹脂基材を形成する樹脂基材形成工程と、
前記溝に前記第2シリコン基材の面及び前記第2シリコン基材の前記貫通孔の開口を合せて前記第1シリコン基材と前記第2シリコン基材とを接合し、前記開口に接続する液体流路を組み立てる流路組立工程と、
前記第2シリコン基材と前記樹脂基材とを接合し、互いの貫通孔を連接させてノズルを組み立てるノズル組立工程とを有することを特徴とする静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法。
A groove forming step of forming a groove in the first silicon substrate by etching;
A through hole forming step of forming a through hole in the second silicon substrate by etching;
A resin base material forming step of forming a resin base material having a through hole by laser drilling a resin material;
The surface of the second silicon substrate and the opening of the through hole of the second silicon substrate are aligned with the groove, and the first silicon substrate and the second silicon substrate are joined and connected to the opening. A flow path assembly process for assembling a liquid flow path;
A method of manufacturing an electrostatic suction type liquid discharge head, comprising: a nozzle assembly step of assembling a nozzle by joining the second silicon base material and the resin base material and connecting through holes to each other.
第1シリコン基材にエッチングにより溝を形成する溝形成工程、
第2シリコン基材にエッチングにより凸部と前記凸部先端に吐出口を開口させ、前記凸部の逆側に流入口を開口させるノズルを形成するノズル形成工程、
前記溝に前記第2シリコン基材の面及び前記第2シリコン基材の前記流入口を合せて前記第1シリコン基材と前記第2シリコン基材とを接合し、前記ノズルに接続する液体流路を組み立てる流路組立工程とを有することを特徴とする静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法。
A groove forming step of forming grooves on the first silicon substrate by etching;
A nozzle forming step of forming a nozzle that opens a discharge port at a convex portion and a tip of the convex portion by etching in the second silicon substrate, and opens an inflow port on the opposite side of the convex portion;
A liquid flow that joins the first silicon substrate and the second silicon substrate together with the surface of the second silicon substrate and the inlet of the second silicon substrate in the groove, and connects to the nozzle. A method for manufacturing an electrostatic suction type liquid discharge head, comprising: a flow path assembly step for assembling a path.
前記第1シリコン基材と前記第2シリコン基材との接合を、接合面のいずれかにガラス薄膜を形成して陽極接合法により行うことを特徴とする請求項17から請求項20のうちいずれか一に記載の静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法。 21. The method according to any one of claims 17 to 20, wherein the first silicon substrate and the second silicon substrate are bonded by an anodic bonding method by forming a glass thin film on any of the bonding surfaces. A method for producing an electrostatic suction liquid discharge head according to claim 1. 第1シリコン基材にエッチングにより溝を形成する溝形成工程と、
ガラス基材にエッチングにより貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
樹脂材料を成型して貫通孔を有した樹脂基材を形成する樹脂基材形成工程と、
前記溝に前記ガラス基材の面及び前記ガラス基材の前記貫通孔の開口を合せて前記第1シリコン基材と前記ガラス基材とを接合し、前記開口に接続する液体流路を組み立てる流路組立工程と、
前記ガラス基材と前記樹脂基材とを接合し、互いの貫通孔を連接させてノズルを組み立てるノズル組立工程とを有することを特徴とする静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法。
A groove forming step of forming a groove in the first silicon substrate by etching;
A through hole forming step of forming a through hole in the glass substrate by etching;
A resin base material forming step of forming a resin base material having a through hole by molding a resin material;
A flow for assembling a liquid flow path connecting the first silicon substrate and the glass substrate by aligning the surface of the glass substrate and the opening of the through hole of the glass substrate in the groove and joining the first silicon substrate and the glass substrate. Road assembly process;
A method of manufacturing an electrostatic suction type liquid discharge head, comprising: a nozzle assembly step of assembling a nozzle by joining the glass base material and the resin base material and connecting through holes to each other.
第1シリコン基材にエッチングにより溝を形成する溝形成工程と、
ガラス基材にエッチングにより貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
感光性樹脂材料に光学的処理を施すフォトリソグラフィー技術により貫通孔を有した樹脂基材を形成する樹脂基材形成工程と、
前記溝に前記ガラス基材の面及び前記ガラス基材の前記貫通孔の開口を合せて前記第1シリコン基材と前記ガラス基材とを接合し、前記開口に接続する液体流路を組み立てる流路組立工程と、
前記ガラス基材と前記樹脂基材とを接合し、互いの貫通孔を連接させてノズルを組み立てるノズル組立工程とを有することを特徴とする静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法。
A groove forming step of forming a groove in the first silicon substrate by etching;
A through hole forming step of forming a through hole in the glass substrate by etching;
A resin base material forming step of forming a resin base material having a through hole by a photolithography technique for optically processing the photosensitive resin material;
A flow for assembling a liquid flow path connecting the first silicon substrate and the glass substrate by aligning the surface of the glass substrate and the opening of the through hole of the glass substrate in the groove and joining the first silicon substrate and the glass substrate. Road assembly process;
A method of manufacturing an electrostatic suction type liquid discharge head, comprising: a nozzle assembly step of assembling a nozzle by joining the glass base material and the resin base material and connecting through holes to each other.
第1シリコン基材にエッチングにより溝を形成する溝形成工程と、
ガラス基材にエッチングにより貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
樹脂材料をレーザー穿孔して貫通孔を有した樹脂基材を形成する樹脂基材形成工程と、
前記溝に前記ガラス基材の面及び前記ガラス基材の前記貫通孔の開口を合せて前記第1シリコン基材と前記ガラス基材とを接合し、前記開口に接続する液体流路を組み立てる流路組立工程と、
前記ガラス基材と前記樹脂基材とを接合し、互いの貫通孔を連接させてノズルを組み立てるノズル組立工程とを有することを特徴とする静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法。
A groove forming step of forming a groove in the first silicon substrate by etching;
A through hole forming step of forming a through hole in the glass substrate by etching;
A resin base material forming step of forming a resin base material having a through hole by laser drilling a resin material;
A flow for assembling a liquid flow path connecting the first silicon substrate and the glass substrate by aligning the surface of the glass substrate and the opening of the through hole of the glass substrate in the groove and joining the first silicon substrate and the glass substrate. Road assembly process;
A method of manufacturing an electrostatic suction type liquid discharge head, comprising: a nozzle assembly step of assembling a nozzle by joining the glass base material and the resin base material and connecting through holes to each other.
前記第1シリコン基材と前記ガラス基材との接合を、陽極接合法により行うことを特徴とする請求項22から請求項24のうちいずれか一に記載の静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法。 25. The electrostatic suction liquid discharge head according to claim 22, wherein the first silicon substrate and the glass substrate are bonded by an anodic bonding method. Method. 前記溝形成工程において、前記溝の底部の一部を周囲より薄肉化させて薄膜を形成することを行い、
前記薄膜に圧電素子を配設する工程を有することを特徴とする請求項17から請求項25のうちいずれか一に記載の静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法。
In the groove forming step, forming a thin film by making a part of the bottom of the groove thinner than the surroundings,
26. The method of manufacturing an electrostatic attraction type liquid discharge head according to claim 17, further comprising a step of disposing a piezoelectric element on the thin film.
前記溝形成工程の前に、前記第1シリコン基材に電鋳法により金属薄膜を形成する工程を有し、前記溝形成工程において、前記金属薄膜が形成された面の反対面から前記溝をエッチング形成し、前記溝の底部の一部で前記金属薄膜の一部を露出させることを行い、
前記金属薄膜に圧電素子を配設する工程を有することを特徴とする請求項17から請求項25のうちいずれか一に記載の静電吸引式液体吐出ヘッドの製造方法。
Before the groove forming step, the method includes a step of forming a metal thin film on the first silicon substrate by electroforming, and in the groove forming step, the groove is formed from a surface opposite to the surface on which the metal thin film is formed. Etching to form, exposing a part of the metal thin film at a part of the bottom of the groove;
26. The method of manufacturing an electrostatic attraction type liquid discharge head according to claim 17, further comprising a step of disposing a piezoelectric element on the metal thin film.
JP2004327682A 2004-11-11 2004-11-11 Electrostatic attraction type liquid ejection head and its manufacturing method Withdrawn JP2006137060A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004327682A JP2006137060A (en) 2004-11-11 2004-11-11 Electrostatic attraction type liquid ejection head and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004327682A JP2006137060A (en) 2004-11-11 2004-11-11 Electrostatic attraction type liquid ejection head and its manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006137060A true JP2006137060A (en) 2006-06-01

Family

ID=36618175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004327682A Withdrawn JP2006137060A (en) 2004-11-11 2004-11-11 Electrostatic attraction type liquid ejection head and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006137060A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008087365A (en) * 2006-10-03 2008-04-17 Konica Minolta Holdings Inc Liquid jet head and liquid jet device
JP2013256001A (en) * 2012-06-11 2013-12-26 Ulvac Japan Ltd Multi-nozzle plate and method of manufacturing the same as well as electrostatic ejection type printing apparatus
US9050793B2 (en) 2007-10-11 2015-06-09 Samsung Electronics Co., Ltd Inkjet printing device and method of driving the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008087365A (en) * 2006-10-03 2008-04-17 Konica Minolta Holdings Inc Liquid jet head and liquid jet device
US9050793B2 (en) 2007-10-11 2015-06-09 Samsung Electronics Co., Ltd Inkjet printing device and method of driving the same
JP2013256001A (en) * 2012-06-11 2013-12-26 Ulvac Japan Ltd Multi-nozzle plate and method of manufacturing the same as well as electrostatic ejection type printing apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5208604A (en) Ink jet head and manufacturing method thereof, and ink jet apparatus with ink jet head
KR100438836B1 (en) Piezo-electric type inkjet printhead and manufacturing method threrof
KR101690893B1 (en) Nozzle plate, method of manufacturing nozzle plate, inkjet head, and inkjet printing apparatus
KR100682917B1 (en) Piezo-electric type inkjet printhead and method of manufacturing the same
JP2011051274A (en) Liquid ejecting head and method of manufacturing the same
JP5309375B2 (en) Ink jet print head and manufacturing method thereof
JP2007175992A (en) Manufacturing method of nozzle plate, nozzle plate, manufacturing method of droplet discharge head, droplet discharge head, manufacturing method of droplet discharge apparatus and droplet discharge apparatus
JP2008273001A (en) Manufacturing method for channel substrate, manufacturing method for liquid droplet ejection head and manufacturing method for liquid droplet ejector
JP2008273079A (en) Manufacturing method for nozzle substrate, manufacturing method for liquid droplet discharge head and manufacturing method for liquid droplet discharge device
JP2006137060A (en) Electrostatic attraction type liquid ejection head and its manufacturing method
US20070236537A1 (en) Fluid jet print module
JPH09239978A (en) Ink jet head
WO2016158917A1 (en) Method for manufacturing liquid ejection head nozzle plate, liquid ejection head nozzle plate, and liquid ejection head
Liou et al. Design and fabrication of monolithic multidimensional data registration CMOS/MEMS ink-jet printhead
KR100519760B1 (en) Manufacturing method of piezoelectric ink-jet printhead
JP5050743B2 (en) Nozzle substrate manufacturing method, droplet discharge head manufacturing method, droplet discharge device manufacturing method, nozzle substrate, droplet discharge head, and droplet discharge device
JP2007276307A (en) Droplet discharge head, droplet discharge apparatus, method for manufacturing droplet discharge head, and method for manufacturing droplet discharge apparatus,
JP3564864B2 (en) Method of manufacturing inkjet head
KR100561866B1 (en) Piezo-electric type inkjet printhead and manufacturing method thereof
JP2001010042A (en) Ink jet head
JP2007055160A (en) Manufacturing method for electrode substrate, manufacturing method for electrostatic actuator, and manufacturing method for liquid droplet delivering head
JP2009274415A (en) Nozzle plate and liquid discharge head
JP3215629B2 (en) Recording head
JP2010214923A (en) Method for manufacturing nozzle substrate, nozzle substrate manufactured by manufacturing method thereof, method for manufacturing liquid droplet discharging head, liquid droplet discharging head manufactured by manufacturing method there of, and liquid droplet discharging device
KR100561865B1 (en) Piezo-electric type inkjet printhead and manufacturing method threrof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071025

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100707

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20100728