JP2007105860A - Electrode substrate, electrostatic actuator, droplet discharge head, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電極に階段状の段差部を設けた電極基板、その電極基板を用いる静電アクチュエータ及び液滴吐出ヘッド並びにそれらの製造方法に関する。 The present invention relates to an electrode substrate in which a stepped step portion is provided on an electrode, an electrostatic actuator using the electrode substrate, a droplet discharge head, and a manufacturing method thereof.
液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドとして、例えばインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドが知られている。インクジェットヘッドは、一般に、インク滴を吐出するための複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、このノズル基板に接合されノズル基板との間で上記ノズル孔に連通する吐出室、リザーバ等のインク流路が形成されたキャビティ基板とを備え、駆動部により吐出室に圧力を加えることによりインク滴を選択されたノズル孔より吐出するように構成されている。駆動手段としては、静電気力を利用する方式や、圧電素子による圧電方式、発熱素子を利用するバブルジェット(登録商標)方式等がある。 As a droplet discharge head for discharging droplets, for example, an inkjet head mounted on an inkjet recording apparatus is known. Ink jet heads generally include a nozzle substrate in which a plurality of nozzle holes for ejecting ink droplets are formed, and ink such as a discharge chamber and a reservoir that are joined to the nozzle substrate and communicate with the nozzle holes. And a cavity substrate on which a flow path is formed, and is configured to eject ink droplets from selected nozzle holes by applying pressure to the ejection chamber by the driving unit. As a driving means, there are a method using an electrostatic force, a piezoelectric method using a piezoelectric element, a bubble jet (registered trademark) method using a heating element, and the like.
ところで、静電駆動方式のインクジェットヘッドにおいては、一般に、吐出室の底部を振動板とし、この振動板に所定のギャップ(空隙)を介して対向する個別電極をガラス基板上に形成する構成となっている。個別電極は、振動板の変位を可能とするよう所定のギャップ長を確保するために、ガラス基板の表面に形成された凹部の底面にITO(Indium Tin Oxide)などの電極材料を成膜することにより形成されている。
そして、インク滴を吐出する際には、振動板と個別電極間に駆動電圧を印加し、この時に生じる静電引力により振動板を弾性変形させ、駆動電圧をOFFした時の振動板の復元力によって、吐出室内のインクの一部をインク滴としてノズル孔より吐出させる。
By the way, an electrostatic drive type inkjet head generally has a configuration in which a bottom portion of a discharge chamber is used as a vibration plate, and an individual electrode facing the vibration plate with a predetermined gap (gap) is formed on a glass substrate. ing. In order to ensure a predetermined gap length for the individual electrode to enable displacement of the diaphragm, an electrode material such as ITO (Indium Tin Oxide) is formed on the bottom surface of the recess formed on the surface of the glass substrate. It is formed by.
When ejecting ink droplets, a driving voltage is applied between the diaphragm and the individual electrodes, the diaphragm is elastically deformed by the electrostatic attractive force generated at this time, and the restoring force of the diaphragm when the driving voltage is turned off Thus, a part of the ink in the discharge chamber is discharged as an ink droplet from the nozzle hole.
このような静電駆動方式のインクジェットヘッドにおいては、高密度化が求められる一方、駆動電圧の上昇を引き起こすことなく、吐出パワーを向上し、必要なインク吐出量を安定して確保することが求められている。その一つの方策として、ガラス基板の凹部の底面を多段の階段状に形成し、その上に単一層の電極材料を形成することにより、個別電極に階段状の段差部を形成し、これにより個別電極と振動板間のギャップ長を多段の階段状に形成するものが提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
このように個別電極を階段状に多段に形成することによって、振動板が静電引力により弾性変形したときに階段状の個別電極の段差部に沿って当接し十分な弾性変形が得られるので、駆動電圧を上げなくても(もしくは駆動電圧を低くしても)吐出パワーを向上させることができ、所定のインク吐出量を確保することができる。
In such an electrostatic drive type inkjet head, while high density is required, it is required to improve discharge power without causing an increase in drive voltage and to stably secure a necessary ink discharge amount. It has been. As one of the measures, the bottom of the concave portion of the glass substrate is formed in a multi-stepped shape, and a single layer of electrode material is formed thereon, thereby forming a stepped step portion on the individual electrode, thereby individually There has been proposed one in which the gap length between the electrode and the diaphragm is formed in a multi-step shape (see, for example,
By forming the individual electrodes in a stepwise manner in this way, when the diaphragm is elastically deformed due to electrostatic attraction, it abuts along the stepped portion of the stepped individual electrode and sufficient elastic deformation is obtained. Even if the drive voltage is not increased (or even if the drive voltage is lowered), the discharge power can be improved, and a predetermined ink discharge amount can be secured.
しかしながら、特許文献1や2に示されるインクジェットヘッドの電極基板では、ガラス基板に設けられた凹部の底面に階段状の段差部をウェットエッチングにより形成し、その上に単一層の電極材料を成膜してパターン形成する構成となっているため、段差精度のバラツキが大きいという問題がある。すなわち、個別電極(固定電極部材)に設けられる段差部の段差精度が凹部底面の階段状の段差部の段差精度に依存するものとなっている。しかも、凹部の深さはウェットエッチングの時間管理によって調整しているため、ウェットエッチングでは凹部底面の微小な段差を高精度に形成することが困難である。そのため、基板間のバラツキや基板内のバラツキが大きくなる。また、個人差の問題もある。
一方、ドライエッチングでは比較的バラツキは小さいが、時間がかかるため生産性の面でデメリットが大きい。
However, in the electrode substrate of the ink jet head disclosed in
On the other hand, dry etching has a relatively small variation, but takes a long time, and therefore has a great disadvantage in terms of productivity.
したがって、本発明は、基板の凹部内に形成される電極が高精度の階段状の段差部を有するように構成した電極基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、このような電極基板を用いることにより低電圧で駆動可能な静電アクチュエータ及び液滴吐出ヘッド並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide an electrode substrate configured so that an electrode formed in a recess of the substrate has a stepped step portion with high accuracy, and a manufacturing method thereof.
It is another object of the present invention to provide an electrostatic actuator and a droplet discharge head that can be driven at a low voltage by using such an electrode substrate, and a method for manufacturing the same.
前記課題を解決するため、本発明に係る電極基板は、基板に形成された凹部内に電極を形成してなる電極基板において、前記電極は階段状の段差部を有するように電極材料を積層して構成された複数段の積層体からなることを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned problems, an electrode substrate according to the present invention is an electrode substrate in which an electrode is formed in a recess formed in the substrate, and an electrode material is laminated so that the electrode has a stepped step portion. It consists of the laminated body of the multistage comprised by the above.
本発明の電極基板は、基板の凹部内に形成される電極が電極材料の複数段の積層体により階段状の段差部を有するように構成されているので、電極材料の成膜で段差部の段差精度を出すことができるため、高精度の段差部を形成することができる。 The electrode substrate of the present invention is configured such that the electrode formed in the recess of the substrate has a stepped step portion by a multi-layered stack of electrode materials. Since the step accuracy can be obtained, a highly accurate step portion can be formed.
この場合、前記凹部は、一定の深さを有するように単段で構成されているものである。すなわち、凹部の底面は平坦面となっているものである。 In this case, the said recessed part is comprised by the single step so that it may have a fixed depth. That is, the bottom surface of the recess is a flat surface.
また、前記凹部は、1回のエッチングにより形成されているものである。凹部を1回のエッチングにより形成することにより、ウェットエッチングでも凹部底面を平坦に形成することができる。 The concave portion is formed by one etching. By forming the concave portion by one etching, the bottom surface of the concave portion can be formed flat even by wet etching.
また、前記基板として、硼珪酸系のガラス基板を用いることが好ましい。硼珪酸系のガラス基板を用いることにより、静電アクチュエータを構成する際のシリコン製の可動電極部材との接合を陽極接合により容易かつ強固に接合することができる。 Further, it is preferable to use a borosilicate glass substrate as the substrate. By using the borosilicate glass substrate, it is possible to easily and firmly join the movable electrode member made of silicon when forming the electrostatic actuator by anodic bonding.
本発明に係る静電アクチュエータは、上記のいずれかの電極基板に、前記電極に対向して、弾性変形可能な可動電極部材を絶縁膜およびギャップを介して接合してなるものである。
本発明の電極基板は、上述のように基板の凹部内に形成される電極が高精度の階段状の段差部を有するため、この電極と可動電極部材との間に電圧を印加すると、両電極の間に発生する静電引力により可動電極部材は電極(固定電極部材)の階段状の段差部に沿って変形当接する(このような当接状態を「連成当接」と呼ぶものとする)。そのため、本発明の静電アクチュエータは低い駆動電圧でも可動電極部材の変位を大きくすることが可能である。
The electrostatic actuator according to the present invention is formed by joining an elastically deformable movable electrode member to any one of the electrode substrates described above so as to face the electrode via an insulating film and a gap.
In the electrode substrate of the present invention, since the electrode formed in the concave portion of the substrate has a stepped step portion with high accuracy as described above, when a voltage is applied between the electrode and the movable electrode member, both electrodes The movable electrode member is deformed and abutted along the stepped step portion of the electrode (fixed electrode member) due to the electrostatic attractive force generated between the two electrodes (this contact state is referred to as “coupled contact”). ). Therefore, the electrostatic actuator of the present invention can increase the displacement of the movable electrode member even with a low driving voltage.
また、前記電極の複数段の段差部は、中央部のギャップ長が最も大きく、両側端部のギャップ長が最も小さくなるように、ほぼ対称に形成されていることが好ましい。
これによって、可動電極部材を凹湾曲状に変位させることができるので、本発明の静電アクチュエータを液滴吐出ヘッドに利用する場合に好適なものとなる。
Further, it is preferable that the step portions of the plurality of steps of the electrode are formed substantially symmetrically so that the gap length at the center portion is the largest and the gap lengths at both end portions are the smallest.
As a result, the movable electrode member can be displaced in a concave curve, which is suitable when the electrostatic actuator of the present invention is used for a droplet discharge head.
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ノズル孔に連通する流路に設けられた吐出室と、この吐出室の底壁を構成する弾性変形可能な可動電極部材と、この可動電極部材に絶縁膜およびギャップを介して対向配置された固定電極部材と、前記可動電極部材と前記固定電極部材との間に静電気力を発生させる駆動手段とを備えた静電駆動型の液滴吐出ヘッドであって、前記固定電極部材が、上記のいずれかの電極基板により構成されているものである。
このように構成することにより、本発明の液滴吐出ヘッドは、低電圧駆動が可能で、かつ可動電極部材の連成当接により変位を大きくすることが可能なため吐出パワーを向上することができ、常に安定した吐出量を確保することができる。
A droplet discharge head according to the present invention includes a discharge chamber provided in a flow path communicating with a nozzle hole, an elastically deformable movable electrode member constituting a bottom wall of the discharge chamber, and an insulating film on the movable electrode member And an electrostatically driven droplet discharge head comprising: a fixed electrode member disposed oppositely through a gap; and a driving means for generating an electrostatic force between the movable electrode member and the fixed electrode member. The fixed electrode member is composed of any one of the electrode substrates described above.
With this configuration, the droplet discharge head according to the present invention can be driven at a low voltage and can increase displacement by the coupled contact of the movable electrode member, thereby improving the discharge power. It is possible to always secure a stable discharge amount.
本発明に係る電極基板の製造方法は、一定の深さを有する凹部をエッチングにより基板に形成する工程と、前記凹部を含む前記基板の表面に電極材料を成膜し、ついでこの成膜された電極材料をパターニングしてエッチングする工程を複数回繰り返すことにより、階段状の段差部を有する電極膜の積層体を前記凹部内に形成する工程と、を有することを特徴とする。
本発明の電極基板の製造方法によれば、電極材料の成膜とパターニングを所要段数分繰り返すことにより、基板の凹部内の電極(電極膜の積層体からなる)に高精度の階段状の段差部を形成することができる。
The electrode substrate manufacturing method according to the present invention includes a step of forming a recess having a certain depth on a substrate by etching, and forming an electrode material on the surface of the substrate including the recess, and then forming the film A step of patterning and etching the electrode material a plurality of times to form a stacked body of electrode films having stepped step portions in the recesses.
According to the electrode substrate manufacturing method of the present invention, the electrode material film formation and patterning are repeated by the required number of steps, so that the electrode in the recess of the substrate (consisting of a laminate of electrode films) has a highly accurate stepped step. The part can be formed.
また、最終段の電極膜に前記階段状の段差部が形成されている。これにより最終段の電極膜は階段状の段差部が連続したものとなるため剥離のおそれが少ないものとなる。 Further, the stepped step portion is formed on the final electrode film. As a result, the electrode film at the final stage is a series of stepped step portions, so that there is less risk of peeling.
また、本発明に係る電極基板の製造方法は、一定の深さを有する凹部をエッチングにより基板に形成する工程と、前記凹部を含む前記基板の表面に、マスクを用いて電極材料を成膜するマスク成膜を複数回繰り返すことにより、階段状の段差部を有する電極膜の積層体を形成する工程と、最後に前記電極膜の積層体をパターニングしてエッチングすることにより、必要部位以外の電極膜部分を除去する工程と、を有することを特徴とする。
本発明の電極基板の製造方法によれば、マスクを用いた電極材料のマスク成膜を所要段数分繰り返すことにより、基板の凹部内の電極(電極膜の積層体からなる)に高精度の階段状の段差部を形成することができる。また、電極膜の積層体に対するパターニングは最後の1回でよいので製造工程が簡素なものとなる。
The method for manufacturing an electrode substrate according to the present invention includes a step of forming a recess having a certain depth on the substrate by etching, and depositing an electrode material on the surface of the substrate including the recess using a mask. Steps for forming a laminated body of electrode films having stepped step portions by repeating the mask film formation a plurality of times, and finally patterning and etching the laminated body of the electrode films so that electrodes other than necessary portions are formed. And a step of removing the film portion.
According to the method for manufacturing an electrode substrate of the present invention, a high-precision staircase is formed on an electrode (consisting of a laminate of electrode films) in a concave portion of the substrate by repeating mask film formation of an electrode material using a mask by the required number of steps. A stepped portion having a shape can be formed. Further, since the patterning of the electrode film stack may be performed only once, the manufacturing process becomes simple.
また、前記階段状の段差部は、中央部が最も低く、両側端部が最も高くなるように、ほぼ対称に形成されていることが好ましい。
これによって、可動電極部材を凹湾曲状に変位させることができるので、本発明の静電アクチュエータを液滴吐出ヘッドに利用する場合に好適なものとなる。
Moreover, it is preferable that the stepped step portions are formed substantially symmetrically so that the center portion is the lowest and the both end portions are the highest.
As a result, the movable electrode member can be displaced in a concave curve, which is suitable when the electrostatic actuator of the present invention is used for a droplet discharge head.
本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、上記のいずれかの製造方法により製造された電極基板に、前記電極膜の積層体に対向して、弾性変形可能な可動電極部材を絶縁膜およびギャップを介して接合するものである。
これによって、低電圧で駆動可能な静電アクチュエータが得られる。
An electrostatic actuator manufacturing method according to the present invention includes an electrode substrate manufactured by any one of the manufacturing methods described above, an elastically deformable movable electrode member facing an electrode film laminate, and an insulating film and a gap. It joins via.
Thereby, an electrostatic actuator that can be driven at a low voltage is obtained.
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記のいずれかの製造方法により製造された電極基板にシリコン基板を接合してから、このシリコン基板を薄板に加工する工程と、
薄板に加工されたシリコン基板にエッチングにより吐出室となる凹部を形成する工程と、を含むものである。
これにより、吐出室となる凹部を有するシリコン基板からなるキャビティ基板を本発明の電極基板に接合した状態で形成することができるので、キャビティ基板の取り扱いが容易となり、基板の大口径化にも対応可能となる。そのため、液滴吐出ヘッドの製造コストを低減することができる。
A method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention includes a step of bonding a silicon substrate to an electrode substrate manufactured by any one of the manufacturing methods described above, and then processing the silicon substrate into a thin plate;
Forming a recess that becomes a discharge chamber by etching on a silicon substrate processed into a thin plate.
As a result, a cavity substrate made of a silicon substrate having a recess serving as a discharge chamber can be formed in a state of being bonded to the electrode substrate of the present invention, so that the cavity substrate can be easily handled and the substrate can be increased in diameter. It becomes possible. Therefore, the manufacturing cost of the droplet discharge head can be reduced.
以下、本発明を適用した実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
実施形態1.
図1は本実施形態に係る電極基板を備えた静電アクチュエータの概略構成を示す断面図であり、図2は図1のA−A断面図である。
本実施形態の電極基板3は、ガラス基板に凹部32を形成し、この凹部32内に階段状の段差部31a、31b、31c、31dを有するように電極材料を積層して構成された複数段(例えば4段)の積層体からなる電極(固定電極部材)31を形成してなるものである。
凹部32の深さは、例えば0.3μmであり、一定の深さを有するように1回のエッチングにより形成されている。このように凹部32は単段構造であるため、ウェットエッチングでも凹部32の底面を精度よく平坦に形成することができる。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an electrostatic actuator including an electrode substrate according to the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
The
The depth of the
電極材料には、一般にITO(Indium Tin Oxide)が用いられるが、特にこれに限定されるものではなく、例えばIZO(Indium Zinc Oxide)を用いることもできる。また、各段の電極材料の膜厚についても特に限定はない。但し、積層体全体の合計厚さが凹部32の深さよりも若干小さくなるように設定される。ここでは例えば、1段目(最下段)から3段目までの各段は200オングストロームの膜厚、最上段(4段目)は1800オングストロームの膜厚としている。
上記のような電極材料をスパッタすることにより、凹部32内に階段状の段差部31a、31b、31c、31dを有する複数段の積層体からなる電極31を高精度に形成することができる。電極基板3の製造方法については後で詳しく説明する。
電極基板3の基板材料は、特に限定するものではないが、硼珪酸系のガラスが好適である。もちろんその他の基板材料を用いることもでき、シリコンあるいは樹脂等でもよい。
In general, ITO (Indium Tin Oxide) is used as the electrode material, but the electrode material is not particularly limited to this, and for example, IZO (Indium Zinc Oxide) can also be used. Moreover, there is no limitation in particular also about the film thickness of the electrode material of each step | level. However, the total thickness of the entire laminate is set to be slightly smaller than the depth of the
By sputtering the electrode material as described above, it is possible to form the
The substrate material of the
この電極基板3の表面に絶縁膜26を介して弾性変形可能な可動電極部材22を接合することにより、図1、図2に示すような静電アクチュエータ5を構成することができる。ここで、可動電極部材22はシリコン製のきわめて薄い平板からなる。その板厚は例えば1μm程度である。また、上記積層体からなる電極(固定電極部材)31の段差部31a、31b、31c、31dは、例えば中央部のギャップ長G1が最も大きく、両側端部のギャップ長G4が最も小さくなるようにほぼ対称に形成されている。すなわち、G1>G2>G3>G4とギャップ長が最下段(1段目)から順次小さくなるように形成されている。なお、ギャップ長Gi(ここでは、i=1〜4)は絶縁膜26の下面と第i段目の電極膜の表面との間の距離である。そして、電極31と可動電極部材22との間に駆動手段4として電圧印加装置を接続することにより、静電アクチュエータ5が構成される。
By bonding the
この静電アクチュエータ5は、例えばインクジェットヘッドの駆動部に応用することができる。インクジェットヘッドの場合、可動電極部材22は「振動板」、電極(固定電極部材)31は「個別電極」と一般に呼ばれているので、以下の説明においてはこれらの称呼を用いることもある。
This electrostatic actuator 5 can be applied to, for example, a drive unit of an inkjet head. In the case of an ink jet head, the
この静電アクチュエータ5において、対向配置された電極31と可動電極部材22との間に、駆動手段4により、最上段(4段目)のギャップ長G4に対応する部分の可動電極部材22が電極31に当接するに必要十分な電圧を印加すると、可動電極部材22はギャップ長の最も小さい4段目の段差部31dに当接し保持される。この時、4段目と3段目のギャップ長のG4とG3に対応する境界部では、ギャップ長が一時的に(G3−G4)となり、それにより大きな静電吸引力が可動電極部材22に作用するため、次のギャップ長G3に対応する部分の可動電極部材22も、電極31の3段目の段差部31cに同一電圧にて当接する。このように順送りの作用が、ギャップ長の最も大きい1段目(最下段)のG1に対応する部分まで連続して誘発されるため、結局、最上段のギャップ長G4に対応する部分の可動電極部材22が電極31に当接するに必要十分な電圧で、可動電極部材22の全体が図1に点線で示すように撓み、電極31に当接可能となる。以下では、上記のように可動電極部材22が電極31の各段に沿って当接する仕方もしくは当接状態を「連成当接」と呼ぶことにする。なお、可動電極部材22は必ずしも電極31の全ての段差部に当接させる必要はない。例えば、最下段の段差部31aに可動電極部材22が当接しない場合もあるが、このような状態も「連成当接」の概念に含むものとする。
In the electrostatic actuator 5, the
したがって、本実施形態の静電アクチュエータ5は、駆動電圧を上げることなく、もしくは低い駆動電圧でも、可動電極部材22の変位を大きくすることができる。そのため、この静電アクチュエータ5を後述するようなインクジェットヘッドに利用した場合には、低電圧駆動が可能であり、しかも連成当接により可動電極部材22の変位を大きくすることができるので、大きな吐出パワーが得られ、かつ安定したインク吐出量を確保することができる。
Therefore, the electrostatic actuator 5 of the present embodiment can increase the displacement of the
なお、電極31の階段状の段差部31a、31b、31c、31dは、図1に示す例では電極31の長手方向にほぼ対称に形成されているが、電極31の幅方向にほぼ対称に形成することもできる。また、本静電アクチュエータ5を例えばマイクロポンプのダイアフラム部に利用する場合は、段差部31a、31b、31c、31dを階段状の同心円状に形成することが好ましい。また、可動電極部材22は、平面視方形状の全周縁部が固定された例であるが、これに限らず、両端支持あるいは片持ち式としても構成することができる。カンチレバーの場合、段差部31a、31b、31c、31dは、片側傾斜の階段状に形成する。
Note that the stepped
実施形態2.
本実施形態では、前述の静電アクチュエータ5を利用して構成した液滴吐出ヘッドの一例として、インクジェットヘッドの構成例を図3乃至図5を参照して説明する。このインクジェットヘッドは、ノズル基板の表面に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するフェイス吐出型のものであるが、本発明は、図示の形状、構造に限られるものではなく、また基板の端部に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するエッジ吐出型のインクジェットヘッドにも適用できるものである。
図3は、本実施形態に係るインクジェットヘッドの概略構成を分解して示す分解斜視図であり、一部を断面で表してある。図4は、図3の右半分の概略構成を示すインクジェットヘッドの断面図であり、さらに振動板の変形状態を点線で模式的に表してある。図5は、図3のインクジェットヘッドの上面図である。なお、図3および図4では、通常使用される状態とは上下逆に示されている。
In the present embodiment, a configuration example of an inkjet head will be described with reference to FIGS. 3 to 5 as an example of a droplet discharge head configured using the electrostatic actuator 5 described above. This ink jet head is a face discharge type that discharges ink droplets from nozzle holes provided on the surface of a nozzle substrate. However, the present invention is not limited to the shape and structure shown in the figure, and the end of the substrate is not limited. The present invention can also be applied to an edge discharge type inkjet head that discharges ink droplets from nozzle holes provided in the section.
FIG. 3 is an exploded perspective view showing an exploded schematic configuration of the ink jet head according to the present embodiment, and a part thereof is shown in cross section. FIG. 4 is a cross-sectional view of the ink jet head showing the schematic configuration of the right half of FIG. 3, and the deformation state of the diaphragm is schematically represented by a dotted line. FIG. 5 is a top view of the inkjet head of FIG. 3 and 4 are shown upside down from the normally used state.
本実施形態のインクジェットヘッド(液滴吐出ヘッドの一例)10は、図3および図4に示すように、複数のノズル孔11が所定のピッチで設けられたノズル基板1と、各ノズル孔11に対して独立にインク供給路が設けられたキャビティ基板2と、キャビティ基板2の振動板22に対峙して、階段状のギャップ長Gi(ここでは、i=1〜3)を有するように、凹部32内に電極材料を複数段積層して形成された個別電極31を有する電極基板3とが貼り合わされた構成となっている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the inkjet head (an example of a droplet discharge head) 10 according to this embodiment includes a
ここで、本実施形態の静電アクチュエータ5は、キャビティ基板2に独立して設けられた振動板22と、この振動板22に対向配置され、電極基板3の凹部32内に形成された複数段(ここでは、3段)の段差部31a、31b、31cを有する電極材料の積層体からなる個別電極31との間にそれぞれ独立して設けられている。また、振動板22の下面すなわち電極基板3と接合する面には絶縁破壊や短絡を防止するための絶縁膜26が形成されている。また、振動板22と個別電極31との間に、駆動電圧を印加して静電気力を発生させる駆動手段4として、ドライバIC等からなる駆動制御回路が設けられている。駆動制御回路は、フレキシブル配線基板(図示せず)上に搭載され、フレキシブル配線基板は各個別電極31の端子部31Cとキャビティ基板2に設けられた共通電極28とに接続されている。駆動制御回路により振動板22と個別電極31との間に駆動電圧を印加し静電気力を発生させると、振動板22を図4に点線で示すように変形させることができる。
Here, the electrostatic actuator 5 of the present embodiment includes a
以下、各基板の構成について詳述する。
ノズル基板1は、例えば厚さ180μmのシリコン単結晶基板(以下、単にシリコン基板とも称する)から作製されている。ノズル基板1は、複数のノズル孔11が設けられる領域に凹部12が形成され、この凹部12の底面にインク滴を吐出するためのノズル孔11が開口している。すなわち、ノズル部分の長さ(基板厚み)を凹部12により薄肉化することにより各ノズル孔11の流路抵抗を調整している。これにより、均一な吐出性能を確保するとともに、吐出面(凹部12の底面)に記録用紙などの他の物体が直接接触することがないので、記録用紙の汚損やノズル孔11の先端の損傷などを防止することができる。
Hereinafter, the configuration of each substrate will be described in detail.
The
インク滴を吐出するためのノズル孔11は、例えば径の異なる2段の円筒状に形成されたノズル孔部分、すなわち径の小さい噴射口部分11aとこれよりも径の大きい導入口部分11bとから構成されている。噴射口部分11aおよび導入口部分11bは基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けられており、噴射口部分11aは先端がノズル基板1の表面に開口し、導入口部分11bはノズル基板1の裏面(キャビティ基板2と接合される接合側の面)に開口している。
The nozzle holes 11 for ejecting ink droplets are composed of, for example, two-stage cylindrical nozzle holes having different diameters, that is, an
上記のように、ノズル孔11を噴射口部分11aとこれよりも径の大きい導入口部分11bとから2段に構成することにより、インク滴の吐出方向をノズル孔11の中心軸方向に揃えることができ、安定したインク吐出特性を発揮させることができる。すなわち、インク滴の飛翔方向のばらつきがなくなり、またインク滴の飛び散りがなく、インク滴の吐出量のばらつきを抑制することができる。また、ノズル密度を高密度化することが可能である。
As described above, the
また、ノズル基板1の図4において下面(キャビティ基板2との接合側の面)にはインク流路の一部を形成するオリフィス(細溝)13が設けられている。また、後述するキャビティ基板2のリザーバ23に対応する位置に凹部により薄肉化されたダイヤフラム部14が設けられている。ダイヤフラム部14はリザーバ23内の圧力変動を抑制するために設けられている。
Further, in FIG. 4 of the
キャビティ基板2は、例えば厚さ約140μmの(110)面方位のシリコン単結晶基板(この基板も以下、単にシリコン基板とも称する)から作製されている。このシリコン基板は振動板22と同じ厚さのボロンドープ層を有し、シリコン基板に異方性ウェットエッチングを施すことにより、インク流路の吐出室21およびリザーバ23を構成するための凹部24、25が高精度に形成される。凹部24は前記ノズル孔11に対応する位置に独立に複数形成される。したがって、図4に示すようにノズル基板1とキャビティ基板2を接合した際、各凹部24は吐出室21を構成し、それぞれノズル孔11に連通しており、またインク供給口である前記オリフィス13ともそれぞれ連通している。そして、吐出室21(凹部24)の底壁を構成するボロンドープ層の厚さにより厚さ精度の高い振動板11が構成されている。
The
他方の凹部25は、液状材料のインクを貯留するためのものであり、各吐出室21に共通のリザーバ(共通インク室)23を構成する。そして、リザーバ23(凹部25)はそれぞれオリフィス13を介して全ての吐出室21に連通している。また、リザーバ23の底部には後述する電極基板3を貫通する孔が設けられ、この孔のインク供給口35を通じて図示しないインクカートリッジからインクが供給されるようになっている。
The
また、キャビティ基板2の少なくとも下面すなわち電極基板3と対向する面には、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)により例えばSiO2膜やTEOS膜からなる絶縁膜26が0.1μmの厚さで形成されている。
キャビティ基板2の上面すなわちノズル基板1と対向する面(吐出室21、リザーバ23の内面を含む)には、図示しないインク保護膜となるSiO2膜(TEOS膜を含む)がプラズマCVDまたはスパッタにより形成されている。このインク保護膜は、インクにより流路の腐食を防ぐために設けられている。
Further, an insulating
On the upper surface of the
電極基板3は、例えば厚さ1mmのガラス基板から作製されている。電極基板3には、図3、図4に示すように、キャビティ基板2の各振動板22に対向する面の位置にそれぞれ一定の深さを有する凹部32が設けられている。凹部32の深さは例えば0.3μmである。
この凹部32内には、例えば、スパッタによりITO(Indium Tin Oxide)からなる電極膜を複数段積層して、階段状の段差部31a、31b、31cを持つ個別電極31が形成されている。したがって、個別電極31は、電極基板3とキャビティ基板2の接合時において、振動板22との間に階段状のギャップ長G1、G2、G3(但し、G1>G2>G3)を有する構成となっている。ギャップ長Giは、中央部が最も大きく、両側端部が最も小さくなるように、個別電極31の長手方向にほぼ対称に形成されている。なお、ギャップ長Giは、振動板22の下面に形成された絶縁膜26の表面(下面)と第i段目の電極膜の表面との距離である。
The
In this
個別電極31は、電極部31Aとリード部31Bと端子部31Cとから構成されている。このリード部31Bを引き出すために凹部32には連通溝33が形成されている。図4では、凹部32と連通溝33は同じ深さで形成されているが、もちろん深さは異なっていてもよい。例えば、連通溝33の深さを凹部32よりも浅く形成してもよい。すなわち、リード部31Bおよび端子部31Cは単一層もしくは電極部31Aより少ない数の積層構造としてもよい。また、端子部31Cは電極基板3の表面とほぼ一致するか、もしくはこの基板表面より若干吐出するように電極パッドを形成することが好ましい。
したがって、前述の凹部32の一定の深さというのは、少なくとも振動板22に対応する電極部31Aが形成される範囲の凹部32が一定の深さを有することを意味する。但し、電極基板3の加工上からすると、凹部32と連通溝33を同じ深さで1回のエッチングで形成することが好ましい。
The
Therefore, the above-described constant depth of the
個別電極31の端子部31Cには図示しないフレキシブル配線基板が接続される。これらの端子部31Cは、図3乃至図5に示すように、配線のためにキャビティ基板2の末端部が開口された電極取り出し部29内に露出している。
A flexible wiring board (not shown) is connected to the
上述したように、ノズル基板1、キャビティ基板2、および電極基板3は、図4に示すように貼り合わせることによりインクジェットヘッド10の本体部が作製される。さらに、振動板22と個別電極31との間に形成される電極間ギャップの開放端部はエポキシ等の樹脂による封止材37で封止される。これにより、湿気や塵埃等が電極間ギャップへ侵入するのを防止することができ、インクジェットヘッド10の信頼性を高く保持することができる。
As described above, the
そして最後に、図4、図5に簡略化して示すように、駆動手段4としてドライバIC等の駆動制御回路が各個別電極31の端子部31Cとキャビティ基板2上に設けられた共通電極28とに前記フレキシブル配線基板(図示せず)を介して接続される。
以上により、インクジェットヘッド10が完成する。
Finally, as shown in a simplified manner in FIGS. 4 and 5, a drive control circuit such as a driver IC is provided as the drive means 4 with the
Thus, the
次に、以上のように構成されるインクジェットヘッド10の動作を説明する。
駆動制御回路は、個別電極7に電荷の供給および停止を制御する発振回路である。この発振回路は例えば24kHzで発振し、個別電極31に例えば0Vと30Vのパルス電位を印加して電荷供給を行う。発振回路が駆動し、個別電極31に電荷を供給して正に帯電させると、振動板22は負に帯電し、個別電極31と振動板22間に静電気力(クーロン力)が発生する。したがって、この静電気力により振動板22は個別電極31に引き寄せられて撓む(変位する)。この時、個別電極31は前述のように長手方向の中央部が最も低くなるように複数段の段差部31a、31b、31cが設けられており、これによりギャップ長Giが中央部に向かって階段状に大きくなっているので、振動板22は最上段の段差部31cから順送りで変位していき、個別電極31に連成当接する。これによって吐出室21の容積が増大する。そして、個別電極31への電荷の供給を止めると振動板22はその弾性力により元に戻り、その際、吐出室21の容積が急激に減少するため、そのときの圧力により吐出室21内のインクの一部がインク滴としてノズル孔4より吐出する。振動板22が次に同様に変位すると、インクがリザーバ23からオリフィス13を通じて吐出室21内に補給される。
Next, the operation of the
The drive control circuit is an oscillation circuit that controls supply and stop of electric charges to the individual electrode 7. This oscillation circuit oscillates at, for example, 24 kHz, and supplies electric charges by applying pulse potentials of, for example, 0 V and 30 V to the
このように、本実施形態のインクジェットヘッド10は、電極基板3の凹部32内の個別電極31が電極材料の積層体により階段状の段差部31a、31b、31cを有するとともに階段状のギャップ長G1、G2、G3を有するように形成されているので、駆動時、振動板22の弾性変形が図4に点線で示すように個別電極31の段差部に沿って変形当接(連成当接)するため、吐出室21の容積増加が大きくなり、その結果、駆動電圧を上げなくても吐出パワーが向上して必要なインク吐出量を安定して確保することができる。換言すれば、低い駆動電圧でも必要な量のインク滴を常に安定して吐出させることができる。
Thus, in the
次に、本発明の電極基板の製造方法の第1例を図6および図7の工程図を参照して説明する。ここでは例えば、インクジェットヘッド10用として4段の段差部を有する個別電極31を備えた電極基板3の製造方法を示す。なお、図6および図7では図3に示したインクジェットヘッド10が左右対称であるので、便宜上、右側の半分の断面を示すが、実際には左側の部分も同時に形成される。また、以下の説明における基板の厚さやエッチング深さ等はあくまでも一例であり、本発明を限定するものではない。
Next, the 1st example of the manufacturing method of the electrode substrate of this invention is demonstrated with reference to the process drawing of FIG. 6 and FIG. Here, for example, a method for manufacturing the
まず、図6(a)に示すように、被加工基板として、所定の厚さ、例えば1mmの厚さに加工された硼珪酸系のガラス基板300を用意し、このガラス基板300の表面に、例えばスパッタによりクロム(Cr)からなるエッチングマスク301を形成する。
次に、このエッチングマスク301の表面全体にレジスト302塗布する(図6(b))。
First, as shown in FIG. 6A, a
Next, a resist 302 is applied to the entire surface of the etching mask 301 (FIG. 6B).
次に、フォトリソグラフィーによってレジスト302をパターニングしてエッチングマスク301をエッチングすることにより、エッチングマスク301に凹部32に対応する形状の開口部303を形成する(図6(c))。
Next, by patterning the resist 302 by photolithography and etching the
次に、例えばフッ酸水溶液でガラス基板300を1回で所定量エッチングすることにより、一定の深さ(例えば、0.3μmの深さ)を有する溝状の凹部32を形成する(図6(d))。そして、レジスト302を有機剥離液等で剥離後、ガラス基板300をクロムエッチング液に浸しエッチングマスク301を除去する(図6(e))。
Next, for example, the
次に、凹部32が形成されたガラス基板300の表面全面に、電極材料としてITOからなる第1層の電極膜311をスパッタにより所望の厚さで成膜する(図7(f))。
次に、第1層の電極膜311の表面にレジスト304を塗布し、フォトリソグラフィーによってレジスト304をパターニングする(図7(g))。ついで、第1層の電極膜311をエッチングすることにより、段差部を有する1段目の電極膜311aを凹部32内に形成する。その後、レジスト304を有機剥離液等で剥離する(図7(h))。
Next, a first
Next, a resist 304 is applied to the surface of the first-
次に、図7の(f)から(h)までの工程を所要回数繰り返して、最終段(最上段)まで電極膜の積層体を形成する。例えば、段差部を有する2段目の電極膜312aを形成する場合は、図7(i)に示すように、1段目の電極膜311a上に同じITOからなる第2層の電極膜312をスパッタにより所望の厚さで成膜する。これにより、第2層の電極膜312は1段目の電極膜311a上に積層され階段状の段差部が形成される。そして、この第2層の電極膜312の表面に図7(g)と同様にレジスト304を塗布し、フォトリソグラフィーによってレジスト304をパターニングし、第2層の電極膜312をエッチングすれば階段状の段差部を有する2段目の電極膜312aを形成することができる。その後、レジスト304を剥離する。以下、3段目の電極膜313a以降も上記と同様に形成することができる。
Next, the steps from (f) to (h) in FIG. 7 are repeated as many times as necessary to form a laminate of electrode films up to the final stage (uppermost stage). For example, when the second-
このようにして、最上段(4段目)の電極膜314aまで積層して形成すると最上段の電極膜314aは、図7(j)に示すように、4段の電極膜の積層体として段付き状に形成されるので、この電極膜の積層体により複数段の階段状の段差部31a〜31dを有する個別電極31をガラス基板300の凹部32内に形成することができる。
以上により、インクジェットヘッド10用の電極基板3が作製される。なお、最後に個別電極31の端子部にはスパッタによりパッド部が形成されるが、図示は省略する。
そして、この電極基板3に、振動板22を個別電極31に対向させて絶縁膜26を介して陽極接合することにより図4の静電アクチュエータが作製される。
When the uppermost (fourth) electrode film 314a is laminated in this manner, the uppermost electrode film 314a is formed as a stack of four electrode films as shown in FIG. 7 (j). Since it is formed in an attached shape, the
Thus, the
The electrostatic actuator shown in FIG. 4 is manufactured by anodic bonding to the
本実施形態の電極基板3の製造方法によれば、電極膜の成膜とパターニングを所要段数分繰り返すことにより、電極膜の積層体からなり、かつ階段状の段差部を有する個別電極31を凹部32内に形成することができる。しかも、電極膜の成膜で段差精度を出すため、ウェットエッチングにより凹部底面に段差部を形成し、その上に単一層の電極膜を成膜する従来法に比べて、高精度の段差部を形成することができる。また、最終段の電極膜314aは階段状の段差部31a〜31dが連続して形成されているため、剥離のおそれが少ないものとなる。
According to the method for manufacturing the
次に、図8および図9により本発明の電極基板3の製造方法の第2例を示す。また、図10(a)〜(c)は本製造方法において使用するマスク成膜の状況を表す上面図であり、図11は積層状に成膜された電極膜の不要部分を除去した後の個別電極31の上面図である。なお、図10(a)〜(c)および図11はガラス基板上に形成された左右2列群のうちの一部の凹部32および個別電極31を表している。また、図8、図9はその右側部分の断面図である。
Next, FIG. 8 and FIG. 9 show a second example of the manufacturing method of the
図8(a)から図9(f)までは、図6(a)から図7(f)までに示した工程と同じであるので、各部には同一の符号を付して説明は省略する。なお、図9(f)に対応する上面図は図10(a)のようになる。 8 (a) to 9 (f) are the same as the steps shown in FIGS. 6 (a) to 7 (f). Therefore, the same reference numerals are given to the respective parts, and description thereof is omitted. . A top view corresponding to FIG. 9F is as shown in FIG.
図9(g)において、1段目の段差部31aをマスキングした第1のシリコンマスク305を用いて、第1層の電極膜311の上に2段目の段差部31bとなる第2層の電極膜312を成膜する。なおこのときの上面図は図10(b)のようになる。第2層の電極膜312は各凹部32に対して直交する方向に積層される。3段目以降においても同様である。なお、第1層の電極膜311を同様にシリコンマスクを用いて成膜してもよい。
次に、図9(h)に示すように、2段目の段差部31bをマスキングした第2のシリコンマスク306を用いて、第2層の電極膜312の上に3段目の段差部31cとなる第3層の電極膜313を成膜する。
さらに、図9(i)に示すように、3段目の段差部31cをマスキングした第3のシリコンマスク307を用いて、第3層の電極膜313の上に最後の4段目の段差部31dとなる第4層の電極膜314を成膜する。なおこのときの上面図は図10(c)のようになる。
このように、マスクを用いたマスク成膜を所要回数繰り返し、階段状の段差部を有する電極膜の積層体を形成する。
In FIG. 9G, a
Next, as shown in FIG. 9H, the third stepped
Further, as shown in FIG. 9 (i), the last step portion of the fourth step is formed on the third-
In this manner, the mask film formation using the mask is repeated as many times as necessary to form a stacked body of electrode films having stepped step portions.
そして最後に、図9(j)、図11に示すように、上記電極膜の積層体にレジスト(図示せず)を塗布し、フォトリソグラフィーによってレジストをパターニングしてエッチングすることにより電極膜の不要部分(凹部32内の電極膜以外の部分)を除去する。
以上により、図4に示したような電極膜の積層体からなり、かつ階段状の段差部を有する個別電極31が凹部32内に形成されたインクジェットヘッド10用の電極基板3を製造することができる。
Finally, as shown in FIGS. 9 (j) and 11, a resist (not shown) is applied to the laminate of the electrode films, and the resist is patterned and etched by photolithography to eliminate the need for the electrode films. A portion (a portion other than the electrode film in the recess 32) is removed.
As described above, the
本実施形態の電極基板3の製造方法によれば、マスクを用いたマスク成膜を所要回数繰り返すことにより、階段状の段差部を有する電極膜の積層体からなる個別電極31を凹部32内に形成することができる。したがって、本製造方法でも、所要段数分のマスク成膜により高精度の段差部を形成することができる。また、電極膜の積層体に対するパターニングは最後の1回でよいので製造工程を簡素化することができる。
According to the method for manufacturing the
次に、本発明のインクジェットヘッド10の製造方法の一例を図12および図13により説明する。ここでは、図9〜図11に示す方法により製造された電極基板3を用いているが、図6および図7の方法による電極基板3でも構わない。
Next, an example of a method for manufacturing the
まず、図12(a)に示すように、ボロンドープ層201を有する(110)面方位のシリコン基板の両面を研磨し、厚さを例えば525μmとしたシリコン基板200を用意し、このシリコン基板200のボロンドープ層201の下面全体に絶縁膜26となるTEOS膜202を例えばプラズマCVDにより0.1μmの厚さで形成する。TEOS膜202の成膜は、例えば、温度360℃、高周波出力250W、圧力66.7Pa(0.5Torr)、ガス流量はTEOS流量100cm3/min(100sccm)、酸素流量1000cm3/min(1000sccm)の条件で行う。なお、絶縁膜26はSiO2でもよい。
First, as shown in FIG. 12A, a
次に、図9(j)のように作製された電極基板3とシリコン基板200とをTEOS膜202を介して陽極接合する(図12(b))。なお、電極基板3には接合前にインク供給口35となる穴35aを貫通しないようにドリル等で加工しておく。穴35aを貫通させてしまうと、後の製造工程において電極間ギャップの内部にエッチング液が入り込み、振動板22の動作不良等が起こるからである。
陽極接合は、電極基板3とシリコン基板200を360℃に加熱し、電極基板3に負極、シリコン基板200に陽極を接続して800Vの電圧を印加して接合する。
Next, the
In anodic bonding, the
次に、陽極接合後、シリコン基板200の表面を、シリコン基板200の厚さが約150μmになるまで研削加工を行う(図12(c))。その後、加工変質層を除去するために、32wt%の濃度の水酸化カリウム溶液でシリコン基板200を約10μmエッチングする。これによりシリコン基板200の厚さは約140μmとなる。
Next, after the anodic bonding, the surface of the
次に、シリコン基板200のエッチング面全面にプラズマCVDを用いてTEOSエッチングマスク203を0.5μmの厚さで成膜する(図12(d))。TEOSエッチングマスク203の成膜は、例えば、温度360℃、高周波出力700W、圧力は33.3Pa(0.25Torr)、ガス流量はTEOS流量100cm3/min(100sccm)、酸素流量1000cm3/min(1000sccm)の条件で行う。
Next, a
次に、吐出室となる部分21a、リザーバとなる部分23a、電極取り出し部となる部分29aのTEOSエッチングマスク203をエッチングするために、レジストパターニングを施す(図12(e))。TEOSエッチングマスク203のパターニング後レジストを剥離する。ここで、場合によっては、各部分21a、23a、29aの深さを異ならせるため、対応するTEOSエッチングマスク203のエッチング深さを異ならせることもある。
Next, resist patterning is performed in order to etch the
次に、接合済み基板(シリコン基板200と電極基板3との接合後の基板をいう)を水酸化カリウム水溶液でエッチングすることにより、薄板化されたシリコン基板200に、吐出室21となる凹部24、リザーバ23となる凹部25、電極取り出し部29となる凹部29bを形成する(図12(f))。なおこのエッチング工程では、最初は、濃度35wt%の水酸化カリウム水溶液を用いて、シリコン基板200の残りの厚さが例えば5μmになるまでエッチングを行い、ついで濃度3wt%の水酸化カリウム水溶液に切り替えてエッチングを行う。これにより、ボロンドープ層201の表面が現れたとき、エッチングレートが極端に低下してエッチングストップが十分に働くため、振動板22の面荒れを防ぎ、かつその厚さを0.80±0.05μmと高精度の厚さに形成することができる。
そして、エッチング終了後、接合済み基板をフッ酸水溶液に浸してTEOSエッチングマスク203を剥離する。
Next, by etching a bonded substrate (referred to as a substrate after bonding of the
Then, after the etching is completed, the bonded substrate is immersed in a hydrofluoric acid aqueous solution, and the
次に、電極取出し部29に残っているシリコン薄膜を除去するために、シリコンマスクをシリコン基板表面に取り付け、RFパワー200W、圧力40Pa(0.3Torr)、CF4流量30cm3/min(30sccm)の条件で、RIEドライエッチングを1時間行い、電極取出し部分のみにプラズマを当て、開口する(図13(g))。このとき、電極間ギャップ内は大気開放される。
Next, in order to remove the silicon thin film remaining on the
次に、TEOSインク保護膜27を成膜したい部分(吐出室及びリザーバ部)のみ開口したシリコンマスクをシリコン基板の表面に取り付ける。そして、シリコン基板の上面にプラズマCVD法によりTEOSインク保護膜27を0.1μmの厚さで成膜する(図13(h))。TEOSインク保護膜27の成膜は、例えば、温度360℃、高周波出力250W、圧力66.7Pa(0.5Torr)、ガス流量はTEOS流量100cm3/min(100sccm)、酸素流量1000cm3/min(1000sccm)の条件で行う。TEOSインク保護膜は、プラズマCVD法以外にもスパッタ法によって成膜したSiO2膜でもよい。
インク保護膜27にはインクによる流路の腐食を防ぐといった効果のほか、絶縁膜26の応力とインク保護膜27の応力が相殺されるため、振動板部の反りが小さくなるといった効果もある。
Next, a silicon mask having an opening only in a portion (discharge chamber and reservoir portion) where the TEOS ink
The ink
また、金属マスク等を用いてPt等の金属からなる共通電極28をスパッタ法によってシリコン基板の表面の端部に形成する。
さらに、電極基板3のインク供給口35となる孔部からレーザ加工を施してシリコン基板200のリザーバ部の底部を貫通させて、インク供給口35を形成する。
そして、エポキシ樹脂を電極間ギャップの開放端部に沿って流し込み、電極間ギャップを封止する。この封止材37によって、電極間ギャップは密閉状態になる。
以上により、キャビティ基板2の各部分が作製される。このキャビティ基板2の上面に、図13(i)に示すように、予め作製されたノズル基板1をエポキシ系接着剤により接着する。
Further, a
Further, the
And an epoxy resin is poured along the open end part of the gap between electrodes, and the gap between electrodes is sealed. With this sealing
As described above, each part of the
最後に、図13(j)に示すように、ダイシングによって個々のヘッドに切断すれば、図4に示したインクジェットヘッド10の本体部が得られる。
Finally, as shown in FIG. 13 (j), the main body of the
本実施形態のインクジェットヘッドの製造方法によれば、シリコン基板と電極基板を接合した後に、吐出室等の各部分を形成する方法を用いることで、電極基板がシリコン基盤の支持を補強する機能を果たすため、シリコン基板の取り扱いが容易となる。そのため、シリコン基板の割れや欠けなどの損傷を低減することができ、かつ基板の大口径化が可能となる。大口径化が可能となれば、一枚の基板から多くのインクジェットヘッドを取り出すことができるため、生産性を向上させることができる。 According to the inkjet head manufacturing method of the present embodiment, the electrode substrate has a function of reinforcing the support of the silicon substrate by using a method of forming each part such as a discharge chamber after the silicon substrate and the electrode substrate are joined. Therefore, the silicon substrate can be easily handled. Therefore, damages such as cracks and chipping of the silicon substrate can be reduced, and the substrate can be increased in diameter. If the diameter can be increased, a large number of inkjet heads can be taken out from a single substrate, so that productivity can be improved.
上記の実施形態では、電極基板およびその電極基板を用いた静電アクチュエータ、インクジェットヘッド並びにそれらの製造方法について述べたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内で種々変更することができる。例えば、ノズル孔より吐出される液状材料を変更することにより、インクジェットプリンタのほか、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機EL表示装置の発光部分の形成、遺伝子検査等に用いられる生体分子溶液のマイクロアレイの製造など様々な用途の液滴吐出装置として利用することができる。 In the above embodiment, the electrode substrate, the electrostatic actuator using the electrode substrate, the ink jet head, and the manufacturing method thereof have been described. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and the idea of the present invention. Various modifications can be made within the range of For example, by changing the liquid material ejected from the nozzle holes, in addition to inkjet printers, the production of color filters for liquid crystal displays, the formation of light-emitting portions of organic EL display devices, the microarray of biomolecule solutions used for genetic testing, etc. It can be used as a droplet discharge device for various uses such as manufacture of
1 ノズル基板、2 キャビティ基板、3 電極基板、4 駆動手段、5 静電アクチュエータ、10 インクジェットヘッド、11 ノズル孔、13 オリフィス、21 吐出室、22 振動板(可動電極部材)、23 リザーバ、26 絶縁膜、28 共通電極、29 電極取り出し部、31 電極(固定電極部材、個別電極)、31a〜31d 段差部、32 凹部、33 連通溝、35 インク供給口、37 封止材、300 ガラス基板、311〜314 電極膜。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記凹部を含む前記基板の表面に電極材料を成膜し、ついでこの成膜された電極材料をパターニングしてエッチングする工程を複数回繰り返すことにより、階段状の段差部を有する電極膜の積層体を前記凹部内に形成する工程と、
を有することを特徴とする電極基板の製造方法。 Forming a recess having a certain depth on the substrate by etching;
A laminate of electrode films having stepped step portions by repeating the step of patterning and etching the electrode material formed on the surface of the substrate including the recesses, and then patterning and etching the formed electrode material. Forming in the recess;
A method for manufacturing an electrode substrate, comprising:
前記凹部を含む前記基板の表面に、マスクを用いて電極材料を成膜するマスク成膜を複数回繰り返すことにより、階段状の段差部を有する電極膜の積層体を形成する工程と、
最後に前記電極膜の積層体をパターニングしてエッチングすることにより、必要部位以外の電極膜部分を除去する工程と、
を有することを特徴とする電極基板の製造方法。 Forming a recess having a certain depth on the substrate by etching;
Forming a stacked body of electrode films having stepped steps by repeating mask film formation for forming an electrode material using a mask on the surface of the substrate including the recesses a plurality of times;
Finally, by patterning and etching the laminate of the electrode film, removing the electrode film part other than the necessary part,
A method for manufacturing an electrode substrate, comprising:
薄板に加工されたシリコン基板にエッチングにより吐出室となる凹部を形成する工程と、を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
A step of bonding the silicon substrate to the electrode substrate manufactured by the manufacturing method according to claim 8, and then processing the silicon substrate into a thin plate;
Forming a recess serving as a discharge chamber by etching on a silicon substrate processed into a thin plate, and a method for manufacturing a droplet discharge head.
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---|---|---|---|---|
JP2008306848A (en) * | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Japan Aerospace Exploration Agency | Multiaxis inertial driving actuator |
JP2013117211A (en) * | 2011-12-05 | 2013-06-13 | Kikuchiseisakusho Co Ltd | Microdiaphragm pump |
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2005
- 2005-10-17 JP JP2005301990A patent/JP2007105860A/en not_active Withdrawn
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