JP2007166873A - Method of manufacturing electrode substrate, method of manufacturing electrostatic actuator, method of manufacturing liquid droplet discharge head, and method of manufacturing liquid droplet discharge device - Google Patents

Method of manufacturing electrode substrate, method of manufacturing electrostatic actuator, method of manufacturing liquid droplet discharge head, and method of manufacturing liquid droplet discharge device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing electrode substrate, a method of manufacturing electrostatic actuator, a method of manufacturing device, a method of manufacturing droplet discharge head, and a method of manufacturing droplet discharge device, capable of effecting effective cleaning with high foreign substances removal effect, preventing the occurrences of poor joining with other substrates or malfunctions, thereby enhancing yield. <P>SOLUTION: A method of manufacturing an electrode substrate has an electrode recess forming step S1 for forming an electrode recess for forming an electrode on a glass substrate, a drilling step S2 for drilling a predetermined position of a glass substrate, a cleaning step S3 for cleaning a glass substrate after drilling step, an electrode forming step S4 for forming an electrode in an electrode recess of a glass substrate after cleaning step. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は静電駆動方式の静電アクチュエータに適用される電極基板の製造方法、その電極基板を用いる静電アクチュエータの製造方法及びその静電アクチュエータを用いる液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。   The present invention relates to an electrode substrate manufacturing method applied to an electrostatic drive type electrostatic actuator, an electrostatic actuator manufacturing method using the electrode substrate, and a droplet discharge head manufacturing method using the electrostatic actuator.

従来の液滴吐出ヘッドの製造方法は、シリコン基板に吐出室、振動板を形成して第1の基板とする第1の工程と、ガラス基板に電極を形成した後、液体供給口を貫通形成して第2の基板とする第2の工程と、第2の基板の第1の基板に対向する面に超音波スクラブ洗浄及び非接触スクラブ洗浄を施す第3の工程と、第1の基板と第2の基板とを接合する第4の工程とを有している(例えば特許文献1参照)。この技術では、液体供給口を形成する際に発生するガラスのチッピング等の異物を、超音波スクラブ洗浄及び非接触スクラブ洗浄を行うことで除去し、異物が電極上に付着して動作不良を引き起こすといった不都合を防止するようにしている。以下、この技術を第1の従来例と呼ぶ。   A conventional method for manufacturing a droplet discharge head includes a first step of forming a discharge chamber and a diaphragm on a silicon substrate to form a first substrate, and forming an electrode on a glass substrate, and then forming a liquid supply port therethrough. A second step of forming a second substrate, a third step of subjecting the surface of the second substrate facing the first substrate to ultrasonic scrubbing and non-contact scrubbing, and the first substrate, And a fourth step of joining the second substrate (see, for example, Patent Document 1). In this technique, foreign matters such as glass chipping generated when the liquid supply port is formed are removed by ultrasonic scrubbing and non-contact scrubbing, and the foreign matter adheres to the electrodes and causes malfunction. The inconvenience is prevented. Hereinafter, this technique is referred to as a first conventional example.

また、従来の液滴吐出ヘッドの製造方法には、上記の第2の工程において、ガラス基板に液体供給口を形成する際、電極が形成されたガラス基板の両面に感光性ドライフィルムを貼り付け、露光マスクを介して露光・現像を行って液体供給口となる部分を開口し、その開口を通してサンドブラストにより液体供給口を貫通形成するようにした技術がある。以下、この技術を第2の従来例と呼ぶ。   In addition, in the conventional method for manufacturing a droplet discharge head, when forming the liquid supply port in the glass substrate in the second step, a photosensitive dry film is pasted on both surfaces of the glass substrate on which the electrodes are formed. There is a technique in which exposure and development are performed through an exposure mask to open a portion serving as a liquid supply port, and the liquid supply port is formed by sandblasting through the opening. Hereinafter, this technique is referred to as a second conventional example.

特開2005−138385号公報(第2頁)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-138385 (second page)

上記第1の従来例では、電極形成後にガラス基板を洗浄する手順となっていることから、その洗浄作業による電極への影響に配慮し、強力な洗浄が行えず、異物を充分に除去することが困難であった。   In the first conventional example, since the glass substrate is cleaned after the electrodes are formed, the influence on the electrodes due to the cleaning operation is taken into consideration, and strong cleaning cannot be performed, and foreign matters are sufficiently removed. It was difficult.

また、上記第2の従来例では、感光性ドライフィルムをガラス基板に貼り付けているが、感光性ドライフィルムは剥がした際に糊残りが生じやすく、第1の基板との接合時に接合不良を招く恐れがあるという問題があった。   Further, in the second conventional example, the photosensitive dry film is attached to the glass substrate. However, when the photosensitive dry film is peeled off, adhesive residue is likely to occur, and bonding failure occurs when bonding to the first substrate. There was a problem of inviting.

このように従来の製造方法では、充分な洗浄を行えないために、動作不良や、電極基板と接続される他の基板との接合不良や招き、結果として歩留まり低下も招いていた。   As described above, in the conventional manufacturing method, since sufficient cleaning cannot be performed, operation failure, bonding failure with other substrates connected to the electrode substrate, and as a result, yield is reduced.

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、異物除去効果の高い効果的な洗浄を行うことが可能で動作不良や他の基板との接合不良の発生を防止して歩留まりを向上することが可能な電極基板の製造方法、静電アクチュエータの製造方法、デバイスの製造方法及び液滴吐出ヘッドの製造方法並びに液滴吐出装置の製造方法を提供する。   The present invention has been made in view of such points, and can perform effective cleaning with a high effect of removing foreign matter, thereby preventing the occurrence of malfunctions and poor bonding with other substrates and improving the yield. An electrode substrate manufacturing method, an electrostatic actuator manufacturing method, a device manufacturing method, a droplet discharging head manufacturing method, and a droplet discharging apparatus manufacturing method are provided.

本発明に係る電極基板の製造方法は、ガラス基板に電極を形成するための電極用凹部を形成する電極用凹部形成工程と、ガラス基板の所定の位置を掘削する掘削工程と、掘削工程後のガラス基板を洗浄する洗浄工程と、洗浄工程後のガラス基板の電極用凹部内に電極を形成する電極形成工程とを有するものである。
これにより、洗浄時の電極への影響を気にすることなく必要に応じた最適な洗浄方法を選択でき、洗浄方法の選択の幅が広がって効果的な洗浄を行うことが可能となる。したがって、充分な洗浄を行えないことに起因した、動作不良や他の基板との接合不良の問題を解消でき、歩留まりを向上することが可能となる。
An electrode substrate manufacturing method according to the present invention includes: an electrode recess forming step for forming an electrode recess for forming an electrode on a glass substrate; an excavation step for excavating a predetermined position of the glass substrate; A cleaning process for cleaning the glass substrate and an electrode forming process for forming electrodes in the recesses for electrodes of the glass substrate after the cleaning process are included.
This makes it possible to select an optimum cleaning method as needed without worrying about the influence on the electrode during cleaning, and it is possible to perform effective cleaning with a wider range of selection of cleaning methods. Therefore, it is possible to solve the problem of operation failure and bonding failure with other substrates due to insufficient cleaning, and it is possible to improve the yield.

また、本発明に係る電極基板の製造方法は、掘削工程をサンドブラスト法で行い、サンドブラスト法を行うために貼り付けた感光性ドライフィルムを剥がした後、洗浄工程で硫酸洗浄を行うものである。
洗浄工程を電極形成工程の前に行うようにしたので、感光性ドライフィルムの糊残りの除去に効果的な硫酸洗浄を用いることが可能となり、糊残りを充分に除去することが可能となる。
Moreover, the manufacturing method of the electrode substrate which concerns on this invention performs an excavation process by a sandblasting method, peels the photosensitive dry film stuck in order to perform a sandblasting method, and performs sulfuric acid washing | cleaning by a washing | cleaning process.
Since the cleaning process is performed before the electrode forming process, it is possible to use sulfuric acid cleaning effective in removing the adhesive residue of the photosensitive dry film, and the adhesive residue can be sufficiently removed.

また、本発明に係る電極基板の製造方法は、洗浄工程では、さらに、ガラス用のエッチング液によるエッチング洗浄を行うものである。
これにより、掘削工程で掘られた個所の内表面に残ったチッピングを除去でき、また、内表面の粗さを取って滑らかにすることができる。したがって、電極基板に対して施される以降の工程でその内表面から剥がれて浮遊した異物が、電極上に付着するなどして動作不良を引き起こすといった不都合を防止することができる。
Moreover, the manufacturing method of the electrode substrate which concerns on this invention performs the etching washing | cleaning by the etching liquid for glass further in a washing | cleaning process.
Thereby, the chipping remaining on the inner surface of the site excavated in the excavation process can be removed, and the roughness of the inner surface can be taken and smoothed. Therefore, it is possible to prevent the inconvenience that foreign matters that have been peeled off and floated from the inner surface in subsequent steps applied to the electrode substrate adhere to the electrode and cause malfunction.

また、本発明に係る電極基板の製造方法は、電極形成工程において、電極膜をガラス基板の電極用凹部の形成面側に形成し、その上にフォトレジストを塗布した後、フォトリソグラフィによりレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクに、電極膜をエッチングして電極を形成するようにしており、フォトレジストを塗布する前に、掘削工程で形成された貫通穴を覆うように、ガラス基板の電極用凹部の形成面とは反対側の面に保護フィルムを貼り付け、貫通穴からフォトレジストが入り込んで反対側から流れ出るのを防止するようにしたものである。
これにより、レジストが貫通穴の表面開口側から流入し、裏側開口から流れ出てガラス基板の裏面に回り込むのを防止することができる。これにより、レジストがガラス基板の裏面に回り込んだ場合に発生する各種不都合を防止することが可能となる。
In the electrode substrate manufacturing method according to the present invention, in the electrode formation step, an electrode film is formed on the surface of the glass substrate where the concave portions for electrodes are formed, a photoresist is applied thereon, and then a resist pattern is formed by photolithography. Using the resist pattern as a mask, the electrode film is etched to form an electrode. Before applying the photoresist, the electrode of the glass substrate is covered so as to cover the through hole formed in the excavation process. A protective film is attached to the surface opposite to the surface on which the concave portions for forming are formed, so that the photoresist is prevented from entering through the through hole and flowing out from the opposite side.
Thereby, it can prevent that a resist flows in from the surface opening side of a through-hole, flows out from a back side opening, and wraps around the back surface of a glass substrate. This makes it possible to prevent various inconveniences that occur when the resist wraps around the back surface of the glass substrate.

また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、上記の何れかの電極基板の製造方法を用いて静電アクチュエータを製造するものである。
これにより、信頼性の高い静電アクチュエータを歩留まり良く製造することができる。
Moreover, the manufacturing method of the electrostatic actuator which concerns on this invention manufactures an electrostatic actuator using the manufacturing method of one of said electrode substrates.
Thereby, a highly reliable electrostatic actuator can be manufactured with a high yield.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記の静電アクチュエータの製造方法を用いて液滴吐出ヘッドを製造するものである。
これにより、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを歩留まり良く製造することができる。
A method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention is a method for manufacturing a droplet discharge head using the above-described method for manufacturing an electrostatic actuator.
Thereby, a highly reliable droplet discharge head can be manufactured with a high yield.

また、本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法を用いて液滴吐出装置を製造するものである。
これにより、信頼性の高い液滴吐出装置を歩留まり良く製造することができる。
A method for manufacturing a droplet discharge device according to the present invention is a method for manufacturing a droplet discharge device using the method for manufacturing a droplet discharge head described above.
Thereby, a highly reliable droplet discharge device can be manufactured with high yield.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1の電極基板の製造方法によって製造された電極基板を備えた液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。図2は、図1に示す液滴吐出ヘッドの縦断面図で、図1のA−A断面図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an exploded perspective view of a droplet discharge head including an electrode substrate manufactured by the electrode substrate manufacturing method according to Embodiment 1 of the present invention. 2 is a longitudinal sectional view of the droplet discharge head shown in FIG. 1, and is a sectional view taken along line AA of FIG.

本実施の形態1の液滴吐出ヘッドは、主にキャビティ基板1、電極基板2及びノズル基板3が接合されることにより構成されている。キャビティ基板1は、例えば単結晶シリコン基板(以下、単にシリコン基板という)からなり、以下に示す所定の加工が施されている。なお、図1では、キャビティ基板1として(110)面方位のシリコン基板を使用している。キャビティ基板1には、シリコン基板を異方性ウェットエッチングすることにより、底壁が振動板4として形成されて液滴の吐出室5となる凹部5aと、各吐出室5に供給すべき液滴を溜めるリザーバー6を構成する凹部6aとが形成されている。また、電極端子7は、図2に示す駆動回路23と接続されている。   The droplet discharge head according to the first embodiment is mainly configured by bonding a cavity substrate 1, an electrode substrate 2, and a nozzle substrate 3. The cavity substrate 1 is made of, for example, a single crystal silicon substrate (hereinafter simply referred to as a silicon substrate), and is subjected to the following predetermined processing. In FIG. 1, a silicon substrate having a (110) plane orientation is used as the cavity substrate 1. The cavity substrate 1 is formed by subjecting the silicon substrate to anisotropic wet etching, so that the bottom wall is formed as the vibration plate 4 and serves as a droplet discharge chamber 5 and a droplet 5 to be supplied to each discharge chamber 5. And a recess 6a that constitutes a reservoir 6 that stores water. The electrode terminal 7 is connected to the drive circuit 23 shown in FIG.

振動板4は、高濃度のボロン・ドープ層から形成されている。このボロン・ドープ層は、ボロンを高濃度(約5×1019atoms/cm3以上)にドープして形成されており、例えばアルカリ性水溶液で単結晶シリコンをエッチングしたときに、エッチング速度が極端に遅くなるいわゆるエッチングストップ層となっている。ボロン・ドープ層がエッチングストップ層として機能するため、振動板4の厚み及び吐出室5の容積を高精度で形成することができるようになっている。なお、この振動板4は本例では厚さ4μmで形成されている。かかる構成の振動板4は、各吐出室5側の共通電極として機能する。 The diaphragm 4 is formed from a high-concentration boron-doped layer. This boron-doped layer is formed by doping boron at a high concentration (about 5 × 10 19 atoms / cm 3 or more). For example, when single crystal silicon is etched with an alkaline aqueous solution, the etching rate is extremely low. This is a so-called etching stop layer that is delayed. Since the boron-doped layer functions as an etching stop layer, the thickness of the diaphragm 4 and the volume of the discharge chamber 5 can be formed with high accuracy. The diaphragm 4 is formed with a thickness of 4 μm in this example. The diaphragm 4 having such a configuration functions as a common electrode on each discharge chamber 5 side.

また、キャビティ基板1の電極基板2側の面全体には、酸化シリコンや酸化アルミニウム等からなる絶縁膜4aが形成されている。この絶縁膜4aは、各吐出室5側の共通電極として機能する振動板4と後述の対向電極11との短絡及び絶縁破壊を防止するためのものである。   An insulating film 4a made of silicon oxide, aluminum oxide or the like is formed on the entire surface of the cavity substrate 1 on the electrode substrate 2 side. The insulating film 4a is for preventing a short circuit and a dielectric breakdown between the diaphragm 4 functioning as a common electrode on each discharge chamber 5 side and a counter electrode 11 described later.

電極基板2は、例えば厚さが1mmのホウ珪酸ガラスからなり、キャビティ基板1の振動板4側に接合されている。この電極基板2には、振動板4との間にギャップ10を構成する電極用凹部10aがエッチングにより形成されている。電極用凹部10aは、平面的に見て短辺と長辺を有する長方形状に形成されており、その底面は中央部に行くに従って深さが深くなるように左右対称の階段状の段差部10aa、10ab、10ac、10adを有するように形成されている。なお、図1及び図2の例では4段の例を示しているが、この段数に限られたものではなく、また、段差を設けない構成としてもよい。   The electrode substrate 2 is made of, for example, borosilicate glass having a thickness of 1 mm, and is joined to the diaphragm 4 side of the cavity substrate 1. In this electrode substrate 2, an electrode recess 10 a that forms a gap 10 with the diaphragm 4 is formed by etching. The electrode recess 10a is formed in a rectangular shape having a short side and a long side when viewed in a plan view, and its bottom surface has a stepwise step portion 10aa that is symmetric so that its depth increases toward the center. 10ab, 10ac, 10ad. 1 and FIG. 2 shows an example of four steps, but the number of steps is not limited to this, and a configuration without a step may be employed.

また、電極用凹部10aの内部には、振動板4に対向して対向電極11が形成されている。対向電極11は、酸化錫をドープしたITO(Indium Tin Oxide、インジウム錫酸化物)等からなり、例えばスパッタにより厚さ0.1μmで形成されている。この対向電極11は、リード部12及び端子部13を介して駆動回路23と接続されている。また、電極基板2には、リザーバー6に液滴を供給するための液体供給口14が設けられている。また、ギャップ10は封止材10bによって封止されている。そして、以上のキャビティ基板1と電極基板2とにより、液滴吐出ヘッドの静電アクチュエータ部分が形成されている。   A counter electrode 11 is formed inside the electrode recess 10 a so as to face the diaphragm 4. The counter electrode 11 is made of ITO (Indium Tin Oxide) doped with tin oxide or the like, and is formed with a thickness of 0.1 μm by sputtering, for example. The counter electrode 11 is connected to the drive circuit 23 via the lead portion 12 and the terminal portion 13. The electrode substrate 2 is provided with a liquid supply port 14 for supplying droplets to the reservoir 6. The gap 10 is sealed with a sealing material 10b. The cavity substrate 1 and the electrode substrate 2 form the electrostatic actuator portion of the droplet discharge head.

ノズル基板3は、例えば厚さ180μmの単結晶シリコン基板からなり、ノズル基板3の厚さ方向に貫通するノズル20が形成されている。ノズル20は、ノズル基板3の下面側が吐出室5に連通し、ノズル基板3の上面側が液滴を吐出するための開口部となっている。このノズル20は、ノズル基板3の上面側が横断面の面積の小さい第1の溝20aからなり、ノズル基板3の下面側が横断面の面積の広い第2の溝20bとなっており、階段状の2段ノズル20となっている。また、ノズル基板3の下面には、吐出室5とリザーバー6を連通するためのオリフィス21となる凹部21aと、リザーバーダイヤフラム22を設けるための凹部22aが設けられている。ノズル基板3の上面のリザーバーダイヤフラム22に対応する部分は凹部になっている。このようにしてリザーバーダイヤフラム22の部分を薄くすることにより、ノズル20間でのリザーバー6を介した圧力干渉を防止し、駆動するノズル20の本数によらず液滴の吐出が安定して行えるようになっている。   The nozzle substrate 3 is made of, for example, a single crystal silicon substrate having a thickness of 180 μm, and a nozzle 20 penetrating in the thickness direction of the nozzle substrate 3 is formed. In the nozzle 20, the lower surface side of the nozzle substrate 3 communicates with the discharge chamber 5, and the upper surface side of the nozzle substrate 3 is an opening for discharging droplets. The nozzle 20 includes a first groove 20a having a small cross-sectional area on the upper surface side of the nozzle substrate 3, and a second groove 20b having a large cross-sectional area on the lower surface side of the nozzle substrate 3, and is stepped. A two-stage nozzle 20 is provided. In addition, on the lower surface of the nozzle substrate 3, a recess 21 a serving as an orifice 21 for communicating the discharge chamber 5 and the reservoir 6 and a recess 22 a for providing the reservoir diaphragm 22 are provided. A portion of the upper surface of the nozzle substrate 3 corresponding to the reservoir diaphragm 22 is a recess. By thinning the reservoir diaphragm 22 in this way, pressure interference between the nozzles 20 via the reservoir 6 can be prevented, and droplets can be stably ejected regardless of the number of nozzles 20 to be driven. It has become.

なお、実際にはノズル基板3の外表面全体にシリコン酸化膜が形成されているが、図1及び図2においてその図示は省略している。また、図1では、ノズル20及び吐出室5が2列に並んだインクジェットヘッドを示しているが、ノズル20及び吐出室5が1列に並んだものであってもよい。また、図1及び図2では、吐出方式が、ノズル基板3に平行に液滴を吐出するフェイスイジェクトタイプのものを例に挙げて説明したが、サイドイジェクトタイプのものであってもよい。   In practice, a silicon oxide film is formed on the entire outer surface of the nozzle substrate 3, but the illustration thereof is omitted in FIGS. 1 and 2. 1 shows an inkjet head in which the nozzles 20 and the discharge chambers 5 are arranged in two rows, the nozzle 20 and the discharge chambers 5 may be arranged in one row. In FIGS. 1 and 2, the ejection method has been described by taking the face ejection type of ejecting droplets in parallel to the nozzle substrate 3 as an example, but it may be a side ejection type.

次に、図1及び図2に示す液滴吐出ヘッドの動作について説明する。
駆動回路23によりキャビティ基板1と対向電極11の間にパルス電圧が印加されると、振動板4と対向電極11との間に静電気力が発生し、その吸引作用により振動板4が対向電極11側に引き寄せられて撓み、吐出室5の容積が拡大する。これによりリザーバー6の内部に溜まっていたインク等の液滴がオリフィス21を通じて吐出室5に流れ込む。次に、対向電極11への電圧の印加を停止すると、静電吸引力が消滅して振動板4が復元し、吐出室5の容積が急激に収縮する。これにより、吐出室5内の圧力が急激に上昇し、この吐出室5に連通しているノズル20からインク等の液滴が吐出される。
Next, the operation of the droplet discharge head shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
When a pulse voltage is applied between the cavity substrate 1 and the counter electrode 11 by the drive circuit 23, an electrostatic force is generated between the diaphragm 4 and the counter electrode 11, and the diaphragm 4 is moved by the suction action. The volume of the discharge chamber 5 is increased by being pulled toward the side and bent. As a result, droplets of ink or the like accumulated in the reservoir 6 flow into the discharge chamber 5 through the orifice 21. Next, when the application of the voltage to the counter electrode 11 is stopped, the electrostatic attractive force disappears, the diaphragm 4 is restored, and the volume of the discharge chamber 5 is rapidly contracted. As a result, the pressure in the discharge chamber 5 rapidly increases, and droplets such as ink are discharged from the nozzles 20 communicating with the discharge chamber 5.

次に、本実施の形態1の液滴吐出ヘッドの製造方法について、図3、図4a、図4bを参照して説明する。なお、ノズル基板3及びキャビティ基板1は従来公知の方法を用いて形成でき、ここではその説明を省略し、以下では本発明の要部である電極基板2の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the droplet discharge head according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 3, 4a, and 4b. The nozzle substrate 3 and the cavity substrate 1 can be formed using a conventionally known method, and the description thereof is omitted here, and a method for manufacturing the electrode substrate 2 that is a main part of the present invention will be described below.

図3は、電極基板の製造工程を示すフローチャートである。
電極基板2の製造工程は、大まかに分けて4つの工程から構成されており、ガラス基板31に電極用凹部10aを形成する電極用凹部形成工程(S1)と、液体供給口14を形成する掘削工程(S2)と、洗浄工程(S3)と、電極用凹部10a内に電極を形成する電極形成工程(S4)とから構成される。以下、各工程について順に説明する。
FIG. 3 is a flowchart showing the manufacturing process of the electrode substrate.
The manufacturing process of the electrode substrate 2 is roughly divided into four steps. The electrode recess forming step (S1) for forming the electrode recess 10a in the glass substrate 31 and the excavation for forming the liquid supply port 14 are performed. It comprises a step (S2), a cleaning step (S3), and an electrode formation step (S4) for forming an electrode in the electrode recess 10a. Hereinafter, each process is demonstrated in order.

図4a及び図4bは、電極基板の製造工程を示した図で、図4a(a)〜(f)が図3の電極用凹部形成工程に相当し、図4b(g)〜(i)が掘削工程及び洗浄工程に相当し、図4b(j),(k)が電極形成工程に相当する。
液滴吐出ヘッドの電極基板2となるホウ珪酸ガラス製(厚さ1mm)のガラス基板31の表側表面にCr/Au膜(クロム・金合金膜)32をスパッタにより形成する(図4a(a))。次にガラス基板31の表面に、フォトリソグラフィにより所定の形状のレジスト(図示せず)をパターニングしてエッチングを行い、Cr/Au膜32の電極用凹部10aの階段状の段差の4段目10adに対応する部分32a除去する(図4a(b))。そして、Cr/Au膜32をエッチングマスクとして、フッ酸水溶液でガラス基板31を階段状の段差の4段目10adを途中まで形成する(図4a(c))。
FIGS. 4a and 4b show the manufacturing process of the electrode substrate. FIGS. 4a (a) to (f) correspond to the electrode recess forming process of FIG. 3, and FIGS. 4b (g) to (i) correspond to FIGS. 4b (j) and (k) correspond to the electrode forming process, corresponding to the excavation process and the cleaning process.
A Cr / Au film (chromium / gold alloy film) 32 is formed by sputtering on the front surface of a glass substrate 31 made of borosilicate glass (thickness 1 mm) to be the electrode substrate 2 of the droplet discharge head (FIG. 4a (a)). ). Next, a resist (not shown) having a predetermined shape is patterned and etched on the surface of the glass substrate 31 by photolithography, and the fourth step 10ad of the stepped step of the electrode recess 10a of the Cr / Au film 32 is performed. The portion 32a corresponding to is removed (FIG. 4a (b)). Then, using the Cr / Au film 32 as an etching mask, the glass substrate 31 is formed with a hydrofluoric acid aqueous solution to form a stepped stepped fourth step 10ad halfway (FIG. 4a (c)).

そして、再度フォトリソグラフィにより所定の形状のレジスト(図示せず)をパターニングしてエッチングを行い、Cr/Au膜32の電極用凹部10aの階段状の段差の3段目10acに対応する部分32bを除去する(図4a(d))。そして、Cr/Au膜32をエッチングマスクとして、フッ酸水溶液でガラス基板31をエッチングして階段状の段差の4段目10ad及び3段目10acを途中まで作成する(図4a(e))。以上の処理を、適宜エッチングマスクの開口形状を段差部の形状に応じて長辺方向に広げながら繰り返し行い、4段の段差部10aa、10ab、10ac、10adを形成し、Cr/Au膜32を除去する(図4a(f))。   Then, a resist (not shown) having a predetermined shape is patterned and etched again by photolithography, and a portion 32b corresponding to the third step 10ac of the stepped step of the electrode recess 10a of the Cr / Au film 32 is formed. It is removed (FIG. 4a (d)). Then, using the Cr / Au film 32 as an etching mask, the glass substrate 31 is etched with a hydrofluoric acid aqueous solution to create stepped stepped fourth steps 10ad and third step 10ac halfway (FIG. 4a (e)). The above process is repeated as necessary while expanding the opening shape of the etching mask in the long side direction according to the shape of the step portion to form four step portions 10aa, 10ab, 10ac, 10ad, and the Cr / Au film 32 is formed. It is removed (FIG. 4a (f)).

そして、ガラス基板31の両側表面に感光性ドライフィルム33を貼り付け、露光マスクを介して露光し、現像を行って液体供給口14となる部分33aを開口したレジストパターンを形成する(図4b(g))、そのレジストパターンをマスクとして開口33aを通して掘削加工としてのサンドブラスト法により液体供給口14を貫通形成する(図4b(h))。その後、ガラス基板31の両側表面の感光性ドライフィルム33を剥がし、洗浄を行う(図4b(i))。   Then, a photosensitive dry film 33 is attached to both side surfaces of the glass substrate 31, exposed through an exposure mask, and development is performed to form a resist pattern in which the portion 33a serving as the liquid supply port 14 is opened (FIG. 4b ( g)), using the resist pattern as a mask, the liquid supply port 14 is formed through the opening 33a by sand blasting as excavation (FIG. 4B (h)). Thereafter, the photosensitive dry film 33 on both surfaces of the glass substrate 31 is peeled off and washed (FIG. 4b (i)).

この洗浄工程は、感光性ドライフィルム33の糊残し除去するための硫酸洗浄工程と、液体供給口14の形成時に発生するチッピング(ガラス基板31のかけら)を除去するためのエッチング洗浄工程とからなる。なお、硫酸洗浄工程とエッチング洗浄工程の順序は任意である。   This cleaning process includes a sulfuric acid cleaning process for removing the adhesive residue of the photosensitive dry film 33 and an etching cleaning process for removing chipping (a piece of the glass substrate 31) generated when the liquid supply port 14 is formed. . The order of the sulfuric acid cleaning step and the etching cleaning step is arbitrary.

硫酸洗浄工程では、硫酸と過酸化水素とを含む硫酸洗浄液でガラス基板31の硫酸洗浄を行う。感光性ドライフィルム33の糊剤は有機物であるため、硫酸洗浄による除去効果が高い。このため、硫酸洗浄を行うことによりガラス基板31に付着した糊残りを確実に除去することが可能となる。ここで、この硫酸洗浄は、対向電極11が形成された後ガラス基板31に対しては実施することができないが、本例では対向電極11の形成工程前に洗浄工程を設けているので、硫酸洗浄を行うことが可能となっている。   In the sulfuric acid cleaning step, the glass substrate 31 is cleaned with sulfuric acid using a sulfuric acid cleaning solution containing sulfuric acid and hydrogen peroxide. Since the paste of the photosensitive dry film 33 is an organic substance, the removal effect by washing with sulfuric acid is high. For this reason, it becomes possible to remove reliably the adhesive residue adhering to the glass substrate 31 by performing sulfuric acid cleaning. Here, the sulfuric acid cleaning cannot be performed on the glass substrate 31 after the counter electrode 11 is formed. However, in this example, since the cleaning process is provided before the process of forming the counter electrode 11, the sulfuric acid cleaning is performed. It is possible to perform cleaning.

次のエッチング洗浄工程では、ガラス基板31をガラス用のエッチング液に浸けてガラス基板表面全体のエッチングを行う。これにより、液体供給口14の内表面に残ったチッピングの除去及び内表面の粗さを取って滑らかにすることができる。   In the next etching cleaning step, the entire glass substrate surface is etched by immersing the glass substrate 31 in an etching solution for glass. Thereby, the chipping remaining on the inner surface of the liquid supply port 14 can be removed and the roughness of the inner surface can be taken and smoothed.

以上の洗浄工程終了後、液体供給口14を覆うようにガラス基板31の裏側表面全体に保護フィルム34を貼着し、その後、ガラス基板31の表側表面全体にITO膜35をスパッタにより成膜する(図4b(j))。そして、ITO膜35が形成されたガラス基板31の表側表面全体にレジスト36を塗布する(図4b(k))。   After the above cleaning process is completed, a protective film 34 is attached to the entire back surface of the glass substrate 31 so as to cover the liquid supply port 14, and then an ITO film 35 is formed on the entire front surface of the glass substrate 31 by sputtering. (FIG. 4b (j)). Then, a resist 36 is applied to the entire front surface of the glass substrate 31 on which the ITO film 35 is formed (FIG. 4b (k)).

レジスト36の塗布は、スピンコート法によりレジストを塗布する塗布装置によって行われる。塗布装置では、ガラス基板31を真空吸着により回転プレート上に保持し、そのガラス基板31上にレジスト36を滴下し、回転プレートを回転させることで遠心力により均一にレジスト36をガラス基板31上に塗布している。したがって、仮に、保護フィルム34を貼着せずにレジスト36を塗布した場合、レジスト36が液体供給口14の表側開口から流入し、裏側開口から流れ出てガラス基板31の裏面に回り込んでしまう。そうすると、回転プレートに付着するなどして塗布装置にダメージを与えたり、液体供給口14の開口面周囲のレジスト36が少なくなって膜厚の均一性が得られず、液体供給口14の周囲に設けられているリード部12(図1参照)の形成に悪影響を及ぼすなどの問題が発生する。しかしながら、本例ではガラス基板31の裏側表面全体に保護フィルム34を貼着してからレジスト36を塗布するようにしているので、保護フィルム34によってガラス基板31の裏面に回り込むことが無く、これらの問題が発生するのを阻止することができる。   The resist 36 is applied by a coating apparatus that applies the resist by a spin coating method. In the coating apparatus, the glass substrate 31 is held on the rotating plate by vacuum suction, the resist 36 is dropped on the glass substrate 31, and the rotating plate is rotated to uniformly apply the resist 36 on the glass substrate 31 by centrifugal force. It is applied. Therefore, if the resist 36 is applied without attaching the protective film 34, the resist 36 flows from the front opening of the liquid supply port 14, flows out from the back opening, and wraps around the back surface of the glass substrate 31. Then, the coating device is damaged by adhering to the rotating plate, or the resist 36 around the opening surface of the liquid supply port 14 is reduced, and the film thickness cannot be obtained uniformly. Problems such as adversely affecting the formation of the provided lead portion 12 (see FIG. 1) occur. However, in this example, the protective film 34 is applied to the entire back surface of the glass substrate 31 and then the resist 36 is applied. Therefore, the protective film 34 does not wrap around the back surface of the glass substrate 31, and these Can prevent problems from occurring.

ついで、ITO膜35上に塗布したレジスト36をフォトリソグラフィにより対向電極11に対応する形状にパターニングしてエッチングを行い、対向電極11の部分以外のITO膜35を除去して対向電極11を形成する。この対向電極11の形成と同時に、ITO膜35によってリード部12及び端子部13(図1参照)の形成も行うが、上述したように本例ではレジスト36の膜厚の均一性が確保されているため、リード部12及び端子部13を良好に形成することが可能となっている。以上により電極基板2が完成する(図4b(l))。   Next, the resist 36 applied on the ITO film 35 is patterned and etched by photolithography into a shape corresponding to the counter electrode 11, and the ITO film 35 other than the portion of the counter electrode 11 is removed to form the counter electrode 11. . Simultaneously with the formation of the counter electrode 11, the lead portion 12 and the terminal portion 13 (see FIG. 1) are also formed by the ITO film 35. However, as described above, the uniformity of the film thickness of the resist 36 is ensured in this example. Therefore, it is possible to satisfactorily form the lead portion 12 and the terminal portion 13. Thus, the electrode substrate 2 is completed (FIG. 4b (l)).

次に、上記した製造方法により製造した電極基板2を、キャビティ基板1を陽極接合により接合する。そして、キャビティ基板1にノズル基板3を接合する。ノズル基板3がシリコンからなる場合には、キャビティ基板1とノズル基板3とを接着剤を用いて接合して接合体とする。そして、このような接合体をダイシングによって切断し、さらに、駆動回路23と端子部13、キャビティ基板1の電極端子7とを電気的に接続するとともに、ギャップ10内への異物混入や水分等が入り込みによる悪影響を防止するために封止材10bによる封止を行って、液滴吐出ヘッドを完成させる。   Next, the cavity substrate 1 is bonded to the electrode substrate 2 manufactured by the manufacturing method described above by anodic bonding. Then, the nozzle substrate 3 is bonded to the cavity substrate 1. When the nozzle substrate 3 is made of silicon, the cavity substrate 1 and the nozzle substrate 3 are bonded using an adhesive to form a bonded body. Then, such a joined body is cut by dicing, and further, the drive circuit 23, the terminal portion 13, and the electrode terminal 7 of the cavity substrate 1 are electrically connected, and foreign matter is mixed into the gap 10, moisture, etc. In order to prevent adverse effects due to entering, sealing with the sealing material 10b is performed to complete the droplet discharge head.

以上説明したように、本実施の形態1によれば、ガラス基板31に対向電極11を形成する前に洗浄を行うようにしたので、洗浄時の対向電極11への影響を気にすることなく、必要に応じた最適な洗浄方法を選択できる。このように洗浄方法の選択の幅が広がるため効果的な洗浄を行うことができる。したがって、充分な洗浄を行えないことに起因した、動作不良や他の基板との接合不良といった問題を解消することができる。   As described above, according to the first embodiment, the cleaning is performed before the counter electrode 11 is formed on the glass substrate 31, so that the influence on the counter electrode 11 at the time of cleaning is not a concern. Therefore, the most suitable cleaning method can be selected according to need. Since the range of selection of the cleaning method is thus widened, effective cleaning can be performed. Therefore, problems such as operation failure and bonding failure with other substrates due to insufficient cleaning can be solved.

すなわち、本例では、感光性ドライフィルム33の糊残りを除去するのに効果的な硫酸洗浄を選択することが可能となり、感光性ドライフィルム33の糊残りを充分に除去することができる。したがって、キャビティ基板1との接合を良好に行うことが可能となり、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを歩留まり良く製造することが可能となる。   That is, in this example, it is possible to select sulfuric acid cleaning effective for removing the adhesive residue of the photosensitive dry film 33, and the adhesive residue of the photosensitive dry film 33 can be sufficiently removed. Therefore, it is possible to perform good bonding with the cavity substrate 1, and it is possible to manufacture a highly reliable droplet discharge head with high yield.

また、液体供給口14の形成時に発生するガラスのチッピング等の異物除去に際し、ガラス用のエッチング液を用いてエッチング洗浄するようにしたので、液体供給口14の内表面に残ったチッピングを除去でき、また、内表面の粗さを取って滑らかにすることができる。したがって、以降の製造工程で例えばエッチング液に浸けられた際などに液体供給口14の内表面から異物が剥がれて浮遊し、対向電極11上に付着するなどして動作不良を引き起こすといった不都合を防止することができる。この点からも信頼性の高い液滴吐出ヘッドを歩留まり良く製造することが可能となる。   In addition, when removing foreign matters such as chipping of glass generated when the liquid supply port 14 is formed, etching cleaning is performed using an etching solution for glass, so that chipping remaining on the inner surface of the liquid supply port 14 can be removed. Also, the roughness of the inner surface can be taken and smoothed. Accordingly, in the subsequent manufacturing process, for example, when immersed in an etching solution, foreign matter is peeled off from the inner surface of the liquid supply port 14 and floats and adheres on the counter electrode 11 to prevent malfunctions. can do. Also in this respect, a highly reliable droplet discharge head can be manufactured with a high yield.

また、液体供給口14が形成されたガラス基板31上にITO膜35をパターニングするためのレジスト36を塗布するに際し、ガラス基板31の裏側表面全体に保護フィルム34を貼着してからレジスト36を塗布するようにしたので、レジスト36が液体供給口14の裏側開口から流れ出てガラス基板31の裏面に回り込むのを防止することができる。これにより、レジスト36がガラス基板31の裏面に回り込んだ場合に発生する上記の各種不都合を防止することが可能となる。   Further, when applying the resist 36 for patterning the ITO film 35 on the glass substrate 31 on which the liquid supply port 14 is formed, the protective film 34 is attached to the entire back surface of the glass substrate 31 and then the resist 36 is applied. Since the coating is performed, it is possible to prevent the resist 36 from flowing out from the back side opening of the liquid supply port 14 and wrapping around the back surface of the glass substrate 31. Thereby, it is possible to prevent the various inconveniences that occur when the resist 36 wraps around the back surface of the glass substrate 31.

なお、本例では、電極基板2に対し掘削加工により形成する穴として、液体供給口14の例を挙げて説明したが、これに限られたものではない。   In this example, the example of the liquid supply port 14 has been described as the hole formed in the electrode substrate 2 by excavation. However, the present invention is not limited to this.

実施の形態2.
図5は、実施の形態1に示す液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置の一例を示した斜視図である。図5に示す液滴吐出装置100は、一般的なインクジェットプリンタであり、実施の形態1に示された液滴吐出ヘッドの製造方法で得られた液滴吐出ヘッドは、信頼性の高い液滴吐出ヘッドであるため、実施の形態2に係る液滴吐出装置100も信頼性の高いものである。なお、図5に示すような液滴吐出装置100は、周知の製造方法を用いて製造することができる。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a perspective view showing an example of a droplet discharge device equipped with the droplet discharge head shown in the first embodiment. A droplet discharge device 100 shown in FIG. 5 is a general inkjet printer, and the droplet discharge head obtained by the method of manufacturing a droplet discharge head described in the first embodiment is a highly reliable droplet. Since it is an ejection head, the droplet ejection apparatus 100 according to Embodiment 2 is also highly reliable. In addition, the droplet discharge apparatus 100 as shown in FIG. 5 can be manufactured using a well-known manufacturing method.

また、実施の形態1に示された液滴吐出ヘッドの製造方法で得られた液滴吐出ヘッドは、図5に示すインクジェットプリンタの他に、液滴を種々変更することで、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、プリント配線基板製造装置にて製造する配線基板の配線部分の形成、生体液体の吐出(プロテインチップやDNAチップの製造)等にも適用することができる。   In addition to the inkjet printer shown in FIG. 5, the droplet discharge head obtained by the method for manufacturing the droplet discharge head shown in Embodiment 1 can be used for various colors of liquid crystal displays. Application to filter manufacture, formation of light emitting part of organic EL display device, formation of wiring part of wiring board manufactured by printed wiring board manufacturing apparatus, discharge of biological liquid (production of protein chip or DNA chip), etc. Can do.

また、実施の形態1に係る静電アクチュエータの製造方法は、液滴吐出ヘッドの製造だけではなく、静電容量型圧力センサや光MEMSデバイスなどの他のデバイスの製造にも用いることができる。   Further, the manufacturing method of the electrostatic actuator according to the first embodiment can be used not only for manufacturing a droplet discharge head but also for manufacturing other devices such as a capacitive pressure sensor and an optical MEMS device.

なお、本発明の電極基板の製造方法、静電アクチュエータの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法及びデバイスの製造方法並びに液滴吐出装置の製造方法は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において変形することができる。   The electrode substrate manufacturing method, electrostatic actuator manufacturing method, droplet discharge head manufacturing method, device manufacturing method, and droplet discharge apparatus manufacturing method of the present invention are limited to the above embodiments. Instead, it can be modified within the scope of the idea of the present invention.

液滴吐出ヘッドの分解斜視図。The exploded perspective view of a droplet discharge head. 液滴吐出ヘッドを示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed the droplet discharge head. 本発明の一実施の形態の電極基板の製造工程を示すフローチャート。The flowchart which shows the manufacturing process of the electrode substrate of one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態の電極基板の製造工程を示す図(1/2)。The figure (1/2) which shows the manufacturing process of the electrode substrate of one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態の電極基板の製造工程を示す図(2/2)。The figure (2/2) which shows the manufacturing process of the electrode substrate of one embodiment of this invention. 実施の形態1の液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置の斜視図。FIG. 3 is a perspective view of a droplet discharge device on which the droplet discharge head according to Embodiment 1 is mounted.

符号の説明Explanation of symbols

1 キャビティ基板、2 電極基板、3 ノズル基板、4 振動板、4a 絶縁膜、5 吐出室、5a 凹部、6 リザーバー、6a 凹部、7 電極端子、10 ギャップ、10a 電極用凹部、10aa,10ab,10ac,10ad 段差部、10b 封止材、11 対向電極、12 リード部、13 端子部、14 液体供給口、19 電極用凹部、20 ノズル、20a 第1の溝、20b 第2の溝、21 オリフィス、21a 凹部、22 リザーバーダイヤフラム、22a 凹部、23 駆動回路、31 ガラス基板、32 Cr/Au膜、33 感光性ドライフィルム、34 保護フィルム、35 ITO膜、36 レジスト、100 液滴吐出装置。
1 cavity substrate, 2 electrode substrate, 3 nozzle substrate, 4 diaphragm, 4a insulating film, 5 discharge chamber, 5a recess, 6 reservoir, 6a recess, 7 electrode terminal, 10 gap, 10a electrode recess, 10aa, 10ab, 10ac , 10ad Stepped portion, 10b Sealing material, 11 Counter electrode, 12 Lead portion, 13 Terminal portion, 14 Liquid supply port, 19 Electrode recess, 20 Nozzle, 20a First groove, 20b Second groove, 21 Orifice, 21a recess, 22 reservoir diaphragm, 22a recess, 23 drive circuit, 31 glass substrate, 32 Cr / Au film, 33 photosensitive dry film, 34 protective film, 35 ITO film, 36 resist, 100 droplet discharge device.

Claims (7)

ガラス基板に電極を形成するための電極用凹部を形成する電極用凹部形成工程と、
前記ガラス基板の所定の位置を掘削する掘削工程と、
前記掘削工程後の前記ガラス基板を洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程後の前記ガラス基板の前記電極用凹部内に電極を形成する電極形成工程とを有することを特徴とする電極基板の製造方法。
An electrode recess forming step for forming an electrode recess for forming an electrode on a glass substrate;
A drilling step of drilling a predetermined position of the glass substrate;
A cleaning step of cleaning the glass substrate after the excavation step;
An electrode forming step of forming an electrode in the electrode recess of the glass substrate after the cleaning step.
前記掘削工程をサンドブラスト法で行い、前記サンドブラスト法を行うために貼り付けた感光性ドライフィルムを剥がした後、前記洗浄工程で硫酸洗浄を行うことを特徴とする請求項1記載の電極基板の製造方法。   The electrode substrate according to claim 1, wherein the excavation step is performed by a sand blasting method, and after the photosensitive dry film attached for performing the sand blasting method is peeled off, sulfuric acid cleaning is performed in the cleaning step. Method. 前記洗浄工程では、さらに、ガラス用のエッチング液によるエッチング洗浄を行うことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の電極基板の製造方法。   The method for manufacturing an electrode substrate according to claim 1, wherein the cleaning step further includes etching cleaning with an etching solution for glass. 前記電極形成工程は、電極膜を前記ガラス基板の前記電極用凹部の形成面側に形成し、その上にフォトレジストを塗布した後、フォトリソグラフィによりレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクに、前記電極膜をエッチングして電極を形成するようにしており、前記フォトレジストを塗布する前に、前記掘削工程で形成された貫通穴を覆うように、前記ガラス基板の前記電極用凹部の形成面とは反対側の面に保護フィルムを貼り付け、前記貫通穴から前記フォトレジストが入り込んで反対側から流れ出るのを防止するようにしたことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載の電極基板の製造方法。   In the electrode forming step, an electrode film is formed on the formation surface side of the electrode recess of the glass substrate, a photoresist is applied thereon, a resist pattern is formed by photolithography, and the resist pattern is used as a mask. The electrode film is etched to form an electrode, and before applying the photoresist, the electrode substrate recess formation surface of the glass substrate is formed so as to cover the through hole formed in the excavation step. 4. A protective film is attached to a surface opposite to the first surface, and the photoresist is prevented from entering from the through hole and flowing out from the opposite side. The manufacturing method of the electrode substrate of description. 請求項1乃至請求項4の何れかに記載の電極基板の製造方法を用いて静電アクチュエータを製造することを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。   An electrostatic actuator manufacturing method using the electrode substrate manufacturing method according to claim 1 to manufacture an electrostatic actuator. 請求項5記載の静電アクチュエータの製造方法を用いて液滴吐出ヘッドを製造することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。   A method for manufacturing a droplet discharge head, wherein the droplet discharge head is manufactured using the method for manufacturing an electrostatic actuator according to claim 5. 請求項6記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を用いて液滴吐出装置を製造することを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。
A method for manufacturing a droplet discharge device, comprising: manufacturing a droplet discharge device using the method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 6.
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