JP2007062297A - Liquid discharging head and method for manufacturing liquid discharging head - Google Patents
Liquid discharging head and method for manufacturing liquid discharging head Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007062297A JP2007062297A JP2005254270A JP2005254270A JP2007062297A JP 2007062297 A JP2007062297 A JP 2007062297A JP 2005254270 A JP2005254270 A JP 2005254270A JP 2005254270 A JP2005254270 A JP 2005254270A JP 2007062297 A JP2007062297 A JP 2007062297A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid
- substrate
- supply port
- liquid supply
- blade
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
本発明は、吐出エネルギー発生素子が発生する吐出エネルギーによって液滴を吐出させる液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a liquid discharge head that discharges liquid droplets using discharge energy generated by a discharge energy generating element, and a method for manufacturing the liquid discharge head.
インクジェット記録ヘッドの製造方法は、例えば、下記のような工程から成る。シリコンウエハ等の基板に対する、発熱抵抗体やこれに電流を通すドライバ素子を形成する工程と、インクを吐出するためのノズルを形成するノズル形成工程と、インクジェット記録装置に搭載するための実装工程からなる。 The ink jet recording head manufacturing method includes the following steps, for example. From a process of forming a heating resistor and a driver element for passing current to a substrate such as a silicon wafer, a nozzle forming process of forming a nozzle for ejecting ink, and a mounting process for mounting on an ink jet recording apparatus Become.
図4は、特許文献1に開示されたインクジェット記録ヘッドの基本的な構成を示し、(a)は模式部分平面図、(b)は(a)のA−A線に沿う模式断面図である。
4A and 4B show a basic configuration of the ink jet recording head disclosed in
本例のインクジェット記録ヘッドは、シリコンウエハ等からなる基板100の上に順次、次に列記する層が形成されている。例えば、熱酸化膜等からなる絶縁蓄熱層102、発熱抵抗体層103、電極配線層104、耐インク層(第一の保護層)105、耐キャビテーション膜(第二の保護層)106等が形成されている。これらは全てスパッタリング等で成膜され、フォトリソグラフィ技術等でパターニングされた薄膜である。
In the ink jet recording head of this example, the following layers are sequentially formed on a
さらに、その上に順次、液体流路層111、オリフィスプレート110を接合し、外部との電気信号接続をワイヤーボンディングまたはTAB等で接続し、熱インクジェット記録ヘッドとする。
Furthermore, the liquid
この熱インクジェット記録ヘッドにおいては、基板に設けたインク供給口109から、液路108にインクを供給し、発熱抵抗体層103を発熱させてインク中に泡を発生させ、これによりオリフィスプレート110に設けた吐出口107からインク滴を吐出する。
In this thermal ink jet recording head, ink is supplied from the
なお、インク供給口109は、ガラス基板やSi基板等をサンドブラスト加工法によって加工形成したものであって、加工誤差による最小幅加工面114や最大幅加工面115が生じる。
特許文献1に開示されたサンドブラスト加工法では、加工面が粗野になっているため、新たにエッチング加工を行い加工面を滑らかにしたり、または、耐インク性のコーティング材料の塗布を行う等、コスト高になる。
In the sandblasting method disclosed in
また、サンドブラスト加工法は加工精度が低く、予め加工誤差を見込んで、サンドブラスト加工が行われている。しかしながら、加工誤差を見込んでサンドブラスト加工する場合、インク供給口の開口部から発熱抵抗体までの距離が大きくなる。 In addition, the sandblasting method has low processing accuracy, and sandblasting is performed in advance in consideration of processing errors. However, when sandblasting is performed in consideration of processing errors, the distance from the opening of the ink supply port to the heating resistor increases.
このようなインクジェット記録ヘッドにおいては、リフィル速度が遅く、印字速度を速くすることができない。このリフィルとは、インク吐出後に、液路および吐出口全体にインクが充填することをいい、このリフィル時間がプリンターの印字速度に大きな影響を与える。つまり、駆動周波数を早くしても、リフィルが追い付かないと、発熱抵抗体層がインクの無い状態、または、インクの少ない状態で発熱し、インクの不吐出や、インクの吐出量が少ないために印字が不鮮明となる。リフィル周波数を上げるには、発熱抵抗体層と、インク供給口との離間距離をできるだけ短くする必要があるが、前述のように加工誤差を見込んだサンドブラスト加工では、発熱抵抗体とインク供給口との離間距離を十分に短くすることは困難である。 In such an ink jet recording head, the refill speed is slow and the printing speed cannot be increased. The term “refill” means that the ink is filled in the entire liquid passage and the ejection port after ink ejection, and this refill time greatly affects the printing speed of the printer. In other words, even if the drive frequency is increased, if the refill does not catch up, the heating resistor layer will generate heat in the absence of ink or in a state where there is little ink. Printing is unclear. In order to increase the refill frequency, it is necessary to shorten the distance between the heating resistor layer and the ink supply port as much as possible. However, in the sandblasting process that allows for processing errors as described above, the heating resistor and the ink supply port It is difficult to sufficiently shorten the separation distance.
また、サンドブラストによる加工は、加工断面が粗く気泡が溜まりやすい欠点がある。この気泡溜まりは、小さい場合は良いが隣り合った気泡溜まりが合体してさらに大きな気泡になる場合がある。その場合、部分的にその気泡溜まりにより、インクの供給口が部分的に狭められ十分なインク供給が行われなくなる可能性がある。 Further, the processing by sand blasting has a drawback that the processing cross section is rough and bubbles tend to accumulate. This bubble accumulation is good when it is small, but adjacent bubble accumulations may be combined into larger bubbles. In that case, there is a possibility that the ink supply port is partially narrowed due to the bubble accumulation partially, and sufficient ink supply is not performed.
このような現象が発生すると、吐出口からインクが吐出されない現象が起こり、印字が不鮮明になったり、白抜けが発生したりする。 When such a phenomenon occurs, a phenomenon in which ink is not ejected from the ejection port occurs, and printing becomes unclear or white spots occur.
一方、加工誤差の小さい加工法として、異方性エッチングがある。この異方性エッチングは、結晶方位に沿ってエッチングが進行するため、加工精度は比較的良いが、結晶方位に沿ってエッチングされるため、エッチング角度が大きく裏面の加工面積が大きくなる欠点がある。また、Si基板の結晶欠陥により、部分的にエッチング不良が発生する場合がある。Si基板の製造ロットによりばらつきがあるため、ロットが変わるたびに先行でエッチング状態を確認する必要がある。さらに、高額な設備投資も必要となる。 On the other hand, anisotropic etching is a processing method with a small processing error. This anisotropic etching has relatively good processing accuracy because the etching proceeds along the crystal orientation, but has a drawback that the etching angle is large and the processing area of the back surface is large because the etching is performed along the crystal orientation. . In addition, etching defects may occur partially due to crystal defects in the Si substrate. Since there are variations depending on the production lot of the Si substrate, it is necessary to confirm the etching state in advance every time the lot changes. In addition, expensive capital investment is required.
本発明は、上記従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、液体供給口の加工精度を向上させ、記録品位の良い液体吐出ヘッドを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a liquid discharge head with improved recording quality by improving the processing accuracy of the liquid supply port.
上記目的を達成するため、本発明の液体吐出ヘッドは、表面に吐出エネルギー発生素子が形成された基板と、前記基板の表面に接合された吐出口および前記吐出口に連通された液体流路を形成する流路構成部材とを有し、前記基板に前記液体流路へ液体を供給するための液体供給口が形成された液体吐出ヘッドにおいて、前記液体供給口は、ダイシングソーのブレードによって前記基板に切り込まれた前記基板を貫通する長孔であって、前記長孔の長手方向両端内壁が、切り込まれた前記ブレードの加工位置における外周円弧面にならう傾斜面からなること、を特徴とする。 In order to achieve the above object, a liquid discharge head according to the present invention includes a substrate having a discharge energy generating element formed on a surface thereof, a discharge port bonded to the surface of the substrate, and a liquid channel connected to the discharge port. A liquid discharge head in which a liquid supply port for supplying a liquid to the liquid flow path is formed on the substrate. The liquid supply port is formed by a blade of a dicing saw. A long hole penetrating through the substrate cut into the substrate, wherein inner walls at both ends in the longitudinal direction of the long hole are formed of inclined surfaces that follow an outer peripheral arc surface at the cutting position of the blade. And
また、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、表面に吐出エネルギー発生素子が形成された基板と、前記基板の表面に接合された吐出口および前記吐出口に連通された液体流路を形成する流路構成部材とを有し、前記基板に前記液体流路へ液体を供給するための液体供給口が形成された液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記液体供給口はダイシングソーのブレードを用いて形成されることを特徴とする。 The method of manufacturing a liquid discharge head according to the present invention forms a substrate having a discharge energy generating element formed on the surface thereof, a discharge port joined to the surface of the substrate, and a liquid flow path communicating with the discharge port. A liquid discharge head having a liquid supply port for supplying a liquid to the liquid flow path on the substrate, wherein the liquid supply port includes a blade of a dicing saw. It is characterized by being formed using.
本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載するような効果を奏する。 Since this invention is comprised as mentioned above, there exists an effect as described below.
加工精度のバラツキがなくなり、液体供給口の開口部の幅が吐出エネルギー発生素子の近くで一定になるため、吐出口間のリフィル時間のバラツキが減少して記録品位および駆動周波数が向上する。さらに、加工面の粗さが小さくなり、気泡が滞留しにくくなるため、気泡による不吐出の発生が減少する。 There is no variation in processing accuracy, and the width of the opening of the liquid supply port becomes constant near the discharge energy generating element, so that the variation in refill time between the discharge ports is reduced and the recording quality and drive frequency are improved. Furthermore, since the roughness of the processed surface is reduced and the bubbles are less likely to stay, the occurrence of non-ejection due to the bubbles is reduced.
ダイシングソーは、液体吐出ヘッドを製造する上で必要不可欠な設備であるため、既存設備の使用が可能となる。その結果、新たにサンドブラスト工程ラインや異方性エッチングラインを設ける等の高額な設備投資の必要性が無くなり、製造コストを低減できる。 Since the dicing saw is an indispensable facility for manufacturing the liquid discharge head, the existing facility can be used. As a result, there is no need for expensive equipment investment such as newly providing a sandblasting process line or an anisotropic etching line, and the manufacturing cost can be reduced.
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は一実施の形態による液体吐出ヘッドの主要部を示し、(a)は液体供給口を形成した基板の裏面側の模式平面図、(b)は(a)のA−A線に沿う模式断面図である。 1A and 1B show a main part of a liquid discharge head according to an embodiment. FIG. 1A is a schematic plan view of a back surface side of a substrate on which a liquid supply port is formed, and FIG. 1B is along the line AA in FIG. It is a schematic cross section.
まず、シリコンウエハからなる基板1の表面上に、酸化膜等からなる絶縁蓄熱層2を形成する。これは、スパッタリング等で形成してもよく、シリコンウエハに熱酸化膜を形成してもよい。そして、その上に、発熱抵抗体層をスパッタリング等で形成し、さらにその上に、Al等の電極配線層をスパッタリング等で形成する。次いで、フォトリソグラフィ技術で電極配線4を、さらに吐出エネルギー発生素子としての発熱抵抗体(不図示)をパターニングする。その上に、SiN等からなる耐液体層5をスパッタリング等で成膜し、Ta等からなる耐キャビテーション膜6等を成膜する。そののち、流路構成部材である流路壁11や吐出口7を有するオリフィスプレート10を接合するための接着層を形成する。
First, the insulating
次に、基板1に液体供給口9を形成するが、液体供給口9の加工は、基板1の吐出エネルギー発生素子が設けられない面側である裏面からダイシングソーで切り込みを入れる。この際、発熱抵抗体が形成されている基板1の表面へ液体供給口9を正確に貫通させなければならない。
Next, the liquid supply port 9 is formed in the
そのため、基板1の裏面にフォトレジストを塗布し、裏面に液体供給口アライメントマークを、表面と同じ位置に形成できる露光機で露光し、現像を行ってパターニングする。この際、液体供給口9を加工する部位には、フォトレジストを残さないようにパターニングを行った方がよい。これは、レジストによるブレード14の目詰まりを減少させ、良好な切削状態を保つためである。
Therefore, a photoresist is applied to the back surface of the
液体供給口9は、基板1を貫通させて形成するため、基板1の厚みよりもダイシングソーの円板状のブレード14の切り込み量を多く取る必要がある。図2は、切り込み量(z)を決定する一例を示したものである。
Since the liquid supply port 9 is formed by penetrating the
図2において、(L)は液体供給口9の長手方向の寸法で、(L/2)はその1/2の寸法である。(L/2)とブレード半径(r)がわかっているため、三角関数により角度(a)が求められる。角度(a)が解れば、L/2×tan(a)で(y)が計算でき、ブレード半径(r)と(y)との差が切り込み量(z)となる。 In FIG. 2, (L) is a dimension in the longitudinal direction of the liquid supply port 9, and (L / 2) is a half of the dimension. Since (L / 2) and the blade radius (r) are known, the angle (a) is obtained by a trigonometric function. If the angle (a) is known, (y) can be calculated by L / 2 × tan (a), and the difference between the blade radius (r) and (y) is the cutting amount (z).
ここでは、切削は垂直方向のみで、水平方向の送りは行わない。 Here, cutting is performed only in the vertical direction, and no horizontal feed is performed.
この場合、液体供給口9の長手方向両端内壁の傾斜面17の基板表面12における傾斜角度(b)は、ブレードの切り込み量(z)によって変化する。つまり、長手方向の両端内壁の傾斜面17に当接(加工位置)するブレードの円弧の接線の傾斜角度となる。ブレードの切り込み量(z)が大きくなれば、傾斜角度(b)は大きくなり、小さくなると傾斜角度(b)は小さくなる。
In this case, the inclination angle (b) of the
また、インクジェットラインプリンタ等、多ノズルの場合、液体供給口9の長手方向寸法がブレードの直径よりも大きくなる。その場合は、図3のように、水平方向にブレード14の中心15を距離(x)分移動することにより対応できる。
In the case of a multi-nozzle such as an inkjet line printer, the longitudinal dimension of the liquid supply port 9 is larger than the diameter of the blade. In that case, as shown in FIG. 3, the
液体供給口9の短手方向寸法(幅)は、ブレード14の厚さに依存する。しかし、要求される液体供給口の幅に対応する厚さのブレードが無い場合、例えば、75μm幅の場合は50μm厚のブレードを使用し、1回目50μmで切削し、2回目に液体供給口幅方向に25μmずらして切削する。
The lateral dimension (width) of the liquid supply port 9 depends on the thickness of the
本発明において、液体供給口9は、ダイシングソーのブレード14によって基板1に切り込まれた基板1を貫通する長孔である。そして、該長孔の長手方向両端内壁が、切り込まれたブレード14の加工位置(前記長孔の長手方向両端内壁に当接しているブレード14の外周円弧面)における外周円弧面にならう傾斜面17からなっている。
In the present invention, the liquid supply port 9 is a long hole that penetrates the
以上、説明してきたとおり、既存のダイシングソーを用いることで、液体供給口を精度良く加工することが可能となるため、加工マージンを小さくすることができる。その結果、液体流路を短くすることが可能となり、リフィル周波数を上げることが可能となる。特に、熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記録を行う液体吐出記録方式の液体吐出ヘッドにおいて優れた効果をもたらすものである。また、既存の設備を使用するため新たな設備投資をする必要が無く、低コストで液体吐出記録ヘッドを提供できるものである。 As described above, by using an existing dicing saw, the liquid supply port can be processed with high accuracy, so that the processing margin can be reduced. As a result, the liquid flow path can be shortened, and the refill frequency can be increased. In particular, the present invention provides an excellent effect in a liquid discharge head of a liquid discharge recording method in which flying droplets are formed using thermal energy and recording is performed. Further, since the existing equipment is used, it is not necessary to make a new capital investment, and the liquid discharge recording head can be provided at a low cost.
なお、上述したシリコンウエハからなる基板に限らず、シリコンウエハ以外のものでもダイシング加工できるものであれば適用できる。 Note that the present invention is not limited to the above-described substrate made of a silicon wafer, and any substrate other than a silicon wafer that can be diced can be applied.
本発明の実施例1について説明する。 Example 1 of the present invention will be described.
まず、シリコンウエハからなる基板1の表面上に、厚さ3.0μmの熱酸化膜からなる蓄熱層を形成した。その上にTaNからなる発熱抵抗体層をスパッタリングで形成した。さらにその上に、Alからなる電極配線層をスパッタリングで形成した。次いで、フォトリソグラフィ技術で電極配線4を、さらに発熱抵抗体をパターニングした。そして、その上に、SiNからなる耐液体層5をスパッタリングで成膜し、さらに、Taからなる耐キャビテーション膜6を成膜しパターニングを行った。
First, a heat storage layer made of a thermal oxide film having a thickness of 3.0 μm was formed on the surface of the
次に、図1の(b)に示すように液体供給口9を開口させるが、開口幅は100μmで、開口長さは22mmとした。 Next, as shown in FIG. 1B, the liquid supply port 9 is opened. The opening width is 100 μm and the opening length is 22 mm.
液体供給口9を開口させるには、基板表面に開口する液体供給口9の位置と、基板裏面の加工する位置とが正確に合っていなければならない。そのために、基板表面用に予め用意してあった、液体供給口アライメントマークを、基板裏面の同じ位置にパターニングした。パターニングは、裏面露光機(UX4023−SC ウシオ電機製)を使用して行った。 In order to open the liquid supply port 9, the position of the liquid supply port 9 opening on the substrate surface and the processing position on the back surface of the substrate must be accurately matched. Therefore, a liquid supply port alignment mark prepared in advance for the substrate surface is patterned at the same position on the back surface of the substrate. Patterning was performed using a backside exposure machine (UX4023-SC manufactured by USHIO INC.).
次に、ダイシングソーの円板状のブレード14によって基板1の厚み方向へ貫通させるため、ブレード貫通用の溝が加工されているセット板に、基板1を裏面を上にして固定した。
Next, in order to penetrate the
ブレード14の切り込み量(z)は、L/2=11mm、ブレードの半径25mmから角度(a)約63.8°となり、y=22.35mmであることから、2.65mmとした。
The cutting depth (z) of the
このようにして製作した液体吐出記録ヘッドにおいては、基板の液体供給口の加工面の粗さは小さくなる。また、長手方向両端内壁が、切り込まれたブレード加工位置における外周円弧面にならう傾斜面であるため気泡が滞留しにくい。 In the liquid discharge recording head manufactured in this way, the roughness of the processed surface of the liquid supply port of the substrate is reduced. In addition, since the inner walls at both ends in the longitudinal direction are inclined surfaces that follow the outer peripheral arc surface at the cut blade processing position, bubbles are less likely to stay.
1 基板
2 絶縁蓄熱層
4 電極配線
5 耐液体層
6 耐キャビテーション膜
7 吐出口
8 液体流路
9 液体供給口
10 オリフィスプレート
11 流路壁
12 基板表面
13 加工位置
14 ブレード
15 中心
16 気泡
17 傾斜面
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記液体供給口は、ダイシングソーのブレードによって前記基板に切り込まれた前記基板を貫通する長孔であって、前記長孔の長手方向両端内壁が、切り込まれた前記ブレードの加工位置における外周円弧面にならう傾斜面からなること、を特徴とする液体吐出ヘッド。 A substrate having a discharge energy generating element formed on a surface thereof, a discharge port bonded to the surface of the substrate, and a flow path forming member that forms a liquid flow path communicating with the discharge port; In the liquid discharge head in which the liquid supply port for supplying the liquid to the liquid flow path is formed,
The liquid supply port is a long hole that penetrates the substrate cut into the substrate by a blade of a dicing saw, and inner walls at both ends in the longitudinal direction of the long hole are outer peripheries at the processing positions of the cut blade. A liquid discharge head comprising an inclined surface following an arc surface.
前記液体供給口はダイシングソーのブレードを用いて形成されることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 A substrate having a discharge energy generating element formed on a surface thereof, a discharge port bonded to the surface of the substrate, and a flow path forming member that forms a liquid flow path communicating with the discharge port; A method of manufacturing a liquid discharge head in which a liquid supply port for supplying a liquid to a liquid flow path is formed,
The method of manufacturing a liquid discharge head, wherein the liquid supply port is formed using a blade of a dicing saw.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005254270A JP2007062297A (en) | 2005-09-02 | 2005-09-02 | Liquid discharging head and method for manufacturing liquid discharging head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005254270A JP2007062297A (en) | 2005-09-02 | 2005-09-02 | Liquid discharging head and method for manufacturing liquid discharging head |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007062297A true JP2007062297A (en) | 2007-03-15 |
Family
ID=37925051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005254270A Pending JP2007062297A (en) | 2005-09-02 | 2005-09-02 | Liquid discharging head and method for manufacturing liquid discharging head |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007062297A (en) |
-
2005
- 2005-09-02 JP JP2005254270A patent/JP2007062297A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8613862B2 (en) | Method for manufacturing liquid discharge head substrate | |
JP5028112B2 (en) | Inkjet head substrate manufacturing method and inkjet head | |
JP5762200B2 (en) | Manufacturing method of substrate for liquid discharge head | |
US8377828B2 (en) | Method of manufacturing a substrate for a liquid discharge head | |
JP4480182B2 (en) | Inkjet recording head substrate and method of manufacturing inkjet recording head | |
JP2012504059A (en) | Droplet dispenser with self-aligning holes | |
US10029466B2 (en) | Ink-jet recording head, recording element substrate, method for manufacturing ink-jet recording head, and method for manufacturing recording element substrate | |
KR20040060816A (en) | Ink jet recording head, manufacturing method therefor, and substrate for ink jet recording head manufacture | |
KR20080033111A (en) | Ink jet print head and method of manufacturing ink jet print head | |
JP2008179039A (en) | Liquid delivering head and method for manufacturing liquid delivering head | |
KR101426176B1 (en) | Method of manufacturing substrate for liquid discharge head | |
JP3861532B2 (en) | Inkjet printer head manufacturing method | |
JP2016159441A (en) | Liquid jet head, liquid jet device, and method for manufacturing liquid jet head | |
JP2007062297A (en) | Liquid discharging head and method for manufacturing liquid discharging head | |
JP2007098812A (en) | Manufacturing method of liquid jetting head | |
JP2007260943A (en) | Inkjet recording head | |
JP2016064540A (en) | Substrate for liquid discharge head and method for production thereof, and processing method for silicon substrate | |
JP7520622B2 (en) | Liquid ejection head and manufacturing method thereof | |
US20240239104A1 (en) | Method for manufacturing liquid ejection head and liquid ejection head | |
JP2004209708A (en) | Inkjet recording head, its manufacturing method, and base for inkjet recording head used for the manufacture | |
JP2007210176A (en) | Method for processing silicon substrate and method for manufacturing liquid jet head | |
JP4261904B2 (en) | Method for manufacturing substrate for ink jet recording head, and method for manufacturing ink jet recording head | |
JP2024058748A (en) | Manufacturing method of liquid discharging head and liquid discharging head | |
JP5098222B2 (en) | Ink jet head and method of manufacturing ink jet head | |
JP4489637B2 (en) | Ink jet head and manufacturing method thereof |