JP2007253373A - Liquid droplet discharge head, liquid droplet discharge apparatus, method for manufacturing liquid droplet discharge head, and method for manufacturing liquid droplet discharge apparatus - Google Patents

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JP2007253373A JP2006078185A JP2006078185A JP2007253373A JP 2007253373 A JP2007253373 A JP 2007253373A JP 2006078185 A JP2006078185 A JP 2006078185A JP 2006078185 A JP2006078185 A JP 2006078185A JP 2007253373 A JP2007253373 A JP 2007253373A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid droplet discharge head and the like capable of measuring highly accurately a nozzle pattern, and equipped with a nozzle substrate for a high density liquid droplet discharge head using a silicon single crystal substrate. <P>SOLUTION: The liquid droplet discharge head 10 is equipped with a nozzle hole 11 for discharging liquid droplets, a discharge room 21 for communicating with the nozzle hole 11, a liquid feeding part 24 for feeding a liquid to the discharge room 21, a vibrating plate 22 formed on a part of a wall face 1a of the discharge room 21, and an individual electrode 31 arranged by opposing the vibrating plate 22, and prepared by laminating a plurality of substrates 1, 2 and 3. On one 1 of the substrates, dummy patterns A and B for measuring the hole diameter or the hole length of the nozzle hole 11 are provided with the nozzle hole 11. These dummy patterns A and B are provided on the inner wall 1a side of one substrate 1. The dummy patterns A and B can be formed into the same shape as the shape of the nozzle hole 11. The hole diameters of the dummy patterns A and B can be formed larger than the hole diameter of the nozzle diameter. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a droplet discharge head, a droplet discharge device, a method for manufacturing a droplet discharge head, and a method for manufacturing a droplet discharge device.

液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドとしては、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、記録時の騒音が極めて小さいこと、高速印字が可能であること、インクの自由度が高く安価な普通紙を使用できることなど、多くの利点を有する。この中でも記録が必要なときにのみインク液滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマンド方式が、記録に不要なインク液滴の回収を必要としないため、現在主流となってきている。このインク・オン・デマンド方式のインクジェットヘッドには、インクを吐出させる方法として、駆動手段に静電気力を利用したものや、圧電振動子や発熱素子等を用いたものがある。   As a droplet discharge head for discharging droplets, for example, an inkjet head mounted on an inkjet recording apparatus is known. The ink-jet head has many advantages such as extremely low noise during recording, high-speed printing, and use of inexpensive plain paper with a high degree of ink freedom. Among them, a so-called ink-on-demand system that discharges ink droplets only when recording is necessary does not require collection of ink droplets that are not necessary for recording, and is now mainstream. Ink-on-demand ink jet heads include a method using an electrostatic force as a driving means and a method using a piezoelectric vibrator, a heating element, or the like as a method for ejecting ink.

インクジェットヘッドは、一般に、インク滴を吐出させ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、駆動部によって吐出室に圧力を加えることにより、選択されたノズル孔よりインク滴を吐出するようになっている。   Ink jet heads generally include a nozzle substrate in which a plurality of nozzle holes for discharging ink droplets are formed, and an ink such as a discharge chamber and a reservoir that are bonded to the nozzle substrate and communicate with the nozzle holes. And a cavity substrate on which a flow path is formed, and an ink droplet is ejected from a selected nozzle hole by applying pressure to the ejection chamber by a driving unit.

近年、インクジェットヘッドに対して、印字、画質等の高品位化の要求が強まり、高密度化並びに吐出性能の向上が要求されている。このため、インクジェットヘッドのノズル部に関して、様々な工夫、提案がなされている。
このようなインクジェットヘッドにおいて、インク吐出特性を改善するためには、ノズル部の流路抵抗を調整し、最適なノズル長さになるように、基板の厚さを調整することが望ましい。
In recent years, there has been an increasing demand for ink jet heads with higher quality such as printing and image quality, and higher density and improved ejection performance have been demanded. For this reason, various devices and proposals have been made for the nozzle portion of the inkjet head.
In such an ink jet head, in order to improve ink ejection characteristics, it is desirable to adjust the flow path resistance of the nozzle portion and adjust the thickness of the substrate so that the optimum nozzle length is obtained.

このようなノズル基板を作製する場合、シリコン基材の一方の面からICP(Inductively Coupled Plasma)放電を用いた異方性ドライエッチングを施し、内径の異なる第1の凹部(噴射口部分となる小径凹部)と第2の凹部(導入口部分となる大径凹部)を2段に形成した後、反対の面から一部分を異方性ウェットエッチングにより掘下げ、ノズル孔の長さを調整する方法が採られている(例えば、特許文献1参照)。   When manufacturing such a nozzle substrate, anisotropic dry etching using ICP (Inductively Coupled Plasma) discharge is performed from one surface of the silicon base material, and first recesses having different inner diameters (small diameters serving as injection ports) (Recess) and second recess (large-diameter recess serving as the inlet) are formed in two steps, and then a part of the opposite surface is dug down by anisotropic wet etching to adjust the length of the nozzle hole. (For example, refer to Patent Document 1).

一方、あらかじめシリコン基材を所望の厚みに研磨した後、シリコン基材の両面にそれぞれドライエッチング加工を施して、ノズル孔の噴射口部分と導入口部分を形成する方法がある(例えば、特許文献2参照)。   On the other hand, there is a method in which after a silicon substrate is polished to a desired thickness in advance, dry etching is performed on both sides of the silicon substrate to form an injection port portion and an introduction port portion of the nozzle hole (for example, Patent Documents) 2).

上記のようにして形成されたノズル基板のノズル孔の精度は、インク吐出特性を左右する重要なパラメータである。流路抵抗に対してノズル孔の半径は4乗の逆数で作用し、ノズル孔の長さに比例するため、ノズル孔径やノズル長さの高精度化が重要であり、そのためには、ノズル孔径やノズル長さを高精度で測定することが重要である。   The accuracy of the nozzle holes of the nozzle substrate formed as described above is an important parameter that affects ink ejection characteristics. Since the radius of the nozzle hole acts as a reciprocal of the fourth power with respect to the flow path resistance and is proportional to the length of the nozzle hole, it is important to increase the accuracy of the nozzle hole diameter and the nozzle length. It is important to measure the nozzle length with high accuracy.

特開平11−28820号公報(第4頁−5頁、図3、図4)Japanese Patent Laid-Open No. 11-28820 (pages 4-5, FIGS. 3 and 4) 特開平9−57981号公報(第2頁−3頁、図1、図2)Japanese Patent Laid-Open No. 9-57981 (page 2 to page 3, FIGS. 1 and 2)

しかしながら、ノズル基板のノズル孔径が微細になるに伴い、ノズル孔径やノズル長さがうまく測定できない場合があり、歩留りを落す場合があった。また、測長SEMなどの電子顕微鏡でノズル孔径を測定した際に、シリコン酸化膜がチャージアップして像がぼやけるため、ノズル孔径やノズル長さが精度よく測定できない場合があった。   However, as the nozzle hole diameter of the nozzle substrate becomes fine, the nozzle hole diameter and the nozzle length may not be measured well, and the yield may be reduced. In addition, when the nozzle hole diameter is measured with an electron microscope such as a length measuring SEM, the silicon oxide film is charged up and the image is blurred, so the nozzle hole diameter and the nozzle length may not be accurately measured.

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ノズルパターンを高精度に測定することができる、シリコン単結晶基板を用いた高密度の液滴吐出ヘッド用のノズル基板を備えた液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and includes a nozzle substrate for a high-density droplet discharge head using a silicon single crystal substrate capable of measuring a nozzle pattern with high accuracy. It is an object of the present invention to provide a droplet discharge head, a droplet discharge device, a method for manufacturing a droplet discharge head, and a method for manufacturing a droplet discharge device.

本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズル孔と、該ノズル孔と連通する吐出室と、該吐出室に液を供給する液体供給部と、前記吐出室の壁面の一部に形成された振動板と、該振動板と対向配置された個別電極とを備え、複数の基板を積層してなる液滴吐出ヘッドであって、一の基板に、前記ノズル孔と共に該ノズル孔の孔径または孔長を測定するためのダミーパターンが設けられたものである。
ノズル基板にノズル孔測定専用のダミーパターンを設け、これにより実パターンであるノズル孔のノズル孔径及びノズル孔長を高精度に測定することが可能なため、安定した特性を持つ液滴吐出ヘッドを歩留まりよく得ることができる。
A droplet discharge head according to the present invention includes a nozzle hole that discharges a droplet, a discharge chamber that communicates with the nozzle hole, a liquid supply unit that supplies liquid to the discharge chamber, and a part of a wall surface of the discharge chamber. A droplet discharge head comprising a plurality of substrates stacked on each other, and the nozzle holes together with the nozzle holes on the substrate. A dummy pattern for measuring the hole diameter or the hole length is provided.
A dummy pattern dedicated to nozzle hole measurement is provided on the nozzle substrate, which makes it possible to measure the nozzle hole diameter and nozzle length of the actual nozzle hole with high accuracy. It can be obtained with good yield.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、前記ダミーパターンが前記一の基板の内壁側に設けられたものである。
ノズル基板の内壁側にダミーパターンを設け、これによりノズル孔径及びノズル孔長を高精度に測定することが可能なため、安定した特性を持つ液滴吐出ヘッドを歩留まりよく得ることができる。
In the liquid droplet ejection head according to the present invention, the dummy pattern is provided on the inner wall side of the one substrate.
Since a dummy pattern is provided on the inner wall side of the nozzle substrate, whereby the nozzle hole diameter and the nozzle hole length can be measured with high accuracy, a droplet discharge head having stable characteristics can be obtained with a high yield.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、前記ダミーパターンが前記ノズル孔の形状と同形状に形成されたものである。
ダミーパターンをノズル孔の形状と同形状にしたので、ダミーパターンの形状を測定することでノズル孔径及びノズル孔長を精度よく測定することができる。
In the droplet discharge head according to the present invention, the dummy pattern is formed in the same shape as the shape of the nozzle hole.
Since the dummy pattern has the same shape as the nozzle hole, the diameter of the nozzle hole and the nozzle hole length can be accurately measured by measuring the shape of the dummy pattern.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、前記ダミーパターンの孔径が前記ノズル孔の孔径よりも大きく形成されたものである。
ノズル孔径が小さくノズル孔径を測定することが困難なノズル基板を作成したとしても、径の大きいダミーパターンを用いて精度よくノズル孔長を測定することができる。
In the droplet discharge head according to the present invention, the hole diameter of the dummy pattern is formed larger than the hole diameter of the nozzle hole.
Even when a nozzle substrate having a small nozzle hole diameter and difficult to measure the nozzle hole diameter is created, the nozzle hole length can be accurately measured using a dummy pattern having a large diameter.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、前記ダミーパターンの表面に高反射率材が設けられたものである。
高反射率材によってダミーパターンの輪郭が強調される。また、電子顕微鏡でノズル孔を測定するときに発生するチャージアップを防ぐことが可能なため、精度よくノズル孔を測定することができる。
In the liquid droplet ejection head according to the present invention, a high reflectivity material is provided on the surface of the dummy pattern.
The outline of the dummy pattern is emphasized by the high reflectivity material. In addition, since it is possible to prevent charge-up that occurs when measuring the nozzle hole with an electron microscope, the nozzle hole can be measured with high accuracy.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、前記高反射率材が金属であることが望ましい。
高反射率材である金属によってダミーパターンの輪郭が強調される。
In the liquid droplet ejection head according to the present invention, the high reflectivity material is preferably a metal.
The outline of the dummy pattern is emphasized by the metal which is a high reflectance material.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、前記高反射率材が、白金、アルミニウム、ニッケル、クロム、金、銅、チタンのいずれかであることが望ましい。
高反射率材である白金などの金属によってダミーパターンの輪郭が強調される。
In the droplet discharge head according to the present invention, it is desirable that the high reflectivity material is any one of platinum, aluminum, nickel, chromium, gold, copper, and titanium.
The outline of the dummy pattern is emphasized by a metal such as platinum which is a high reflectivity material.

本発明にかかる液滴吐出装置は、上記いずれかに記載の液滴吐出ヘッドを備えたものである。
安定した特性を持つ液滴吐出装置を歩留まりよく作成することが可能となる。
A droplet discharge apparatus according to the present invention includes any one of the droplet discharge heads described above.
A droplet discharge device having stable characteristics can be produced with a high yield.

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出するノズル孔と、該ノズル孔と連通する吐出室と、該吐出室に液を供給する液体供給部と、前記吐出室の壁面の一部に形成された振動板と、該振動板と対向配置された個別電極とを備え、複数の基板を積層してなる液滴吐出ヘッドの製造方法であって、一の基材をエッチングし、前記ノズル孔と共に該ノズル孔の孔径または孔長を測定するためのダミーパターンを同時に形成して一の基板を形成する工程を含むものである。
ダミーパターンはノズル孔と同時に形成されているため、形成されたダミーパターンによって、ノズル孔径またはノズル孔長を精度よく測定することが可能となる。また、仮にダミーパターンのサイズを変更したとしても、高い相関を保ったまま形成することができる。そのため、ノズル孔長を測定することが困難なノズル孔径が小さいノズル基板を作成したとしても、径の大きいダミーパターンを作成することにより精度良くノズル孔長を測定することが可能となる。
A method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention includes a nozzle hole that discharges a droplet, a discharge chamber that communicates with the nozzle hole, a liquid supply unit that supplies liquid to the discharge chamber, and a wall surface of the discharge chamber. A droplet discharge head manufacturing method comprising: a diaphragm formed in a part of the substrate; and an individual electrode disposed opposite to the diaphragm, wherein a substrate is etched. And forming a single substrate by simultaneously forming a dummy pattern for measuring the hole diameter or the hole length of the nozzle hole together with the nozzle hole.
Since the dummy pattern is formed at the same time as the nozzle hole, the nozzle hole diameter or nozzle hole length can be accurately measured by the formed dummy pattern. Even if the size of the dummy pattern is changed, it can be formed while maintaining a high correlation. Therefore, even if a nozzle substrate having a small nozzle hole diameter, for which it is difficult to measure the nozzle hole length, is created, it is possible to accurately measure the nozzle hole length by creating a dummy pattern having a large diameter.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、前記一の基板に形成した前記ダミーパターンを用いて前記ノズル孔の孔径または孔長を測定する工程を含むものである。
ダミーパターンによってノズル孔の孔径または孔長を精度よく測定することができるので、安定した特性を有するノズル基板を備えた液滴吐出ヘッドを歩留まりよく得ることができる。
The method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention includes a step of measuring the diameter or length of the nozzle hole using the dummy pattern formed on the one substrate.
Since the hole diameter or hole length of the nozzle holes can be accurately measured by the dummy pattern, a droplet discharge head including a nozzle substrate having stable characteristics can be obtained with a high yield.

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適用して液滴吐出装置を製造するものである。
安定した特性を持つ液滴吐出ヘッドを歩留まりよく作成することができる。
A method for manufacturing a droplet discharge device according to the present invention is a method for manufacturing a droplet discharge device by applying the method for manufacturing a droplet discharge head described above.
A droplet discharge head having stable characteristics can be produced with a high yield.

実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係るインクジェットヘッドの分解斜視図、図2は図1を組立てたインクジェットヘッドの要部の縦断面図である。図において、インクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)10は、複数のノズル孔11が所定の間隔で設けられた一枚のノズル基板1(以下、一のノズル基板ということがある)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に対峙して個別電極31が設けられた電極基板3とを貼り合わせて構成したものである。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet head according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part of the ink jet head assembled with FIG. In the figure, an inkjet head (droplet discharge head) 10 includes a single nozzle substrate 1 (hereinafter sometimes referred to as one nozzle substrate) in which a plurality of nozzle holes 11 are provided at predetermined intervals, and each nozzle hole. 11, the cavity substrate 2 provided with the ink supply path independently of the electrode substrate 11 and the electrode substrate 3 provided with the individual electrodes 31 facing the vibration plate 22 of the cavity substrate 2 are bonded together.

ノズル基板1はシリコン基材から作製されている。インク滴を吐出するためのノズル孔11は、径の異なる2段の円筒状に形成されたノズル孔、すなわちインク吐出面1b側に位置して先端がインク吐出凹部1cの吐出凹面1eに開口する径の小さい第1のノズル孔(噴射口部分の小径孔)11aと、キャビティ基板2と接合する接合面1a側に位置して導入口部分が接合面1aに開口する径の大きい第2のノズル孔(導入口部分の大径孔)11bとから構成され、インク吐出凹部1cの吐出凹面1e上にあって、基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けられている。こうして、インク滴の吐出方向をノズル孔11の中心軸方向に揃え、安定したインク吐出特性を発揮させることによって、インク滴の飛翔方向のばらつきをなくし、インク滴の飛び散りをなくしてインク滴の吐出量のばらつきを抑制することができる。   The nozzle substrate 1 is made of a silicon base material. The nozzle hole 11 for discharging ink droplets is a nozzle hole formed in a two-stage cylindrical shape with different diameters, that is, located on the ink discharge surface 1b side, and the tip opens to the discharge concave surface 1e of the ink discharge concave portion 1c. A first nozzle hole with a small diameter (a small diameter hole at the injection port portion) 11a and a second nozzle with a large diameter that is located on the side of the bonding surface 1a to be bonded to the cavity substrate 2 and the introduction port portion opens to the bonding surface 1a The hole (large-diameter hole in the introduction port portion) 11b is provided on the discharge concave surface 1e of the ink discharge concave portion 1c, and is provided perpendicular to the substrate surface and coaxially. In this way, the ink droplet ejection direction is aligned with the central axis direction of the nozzle hole 11 to exhibit stable ink ejection characteristics, thereby eliminating variations in the flying direction of the ink droplets and eliminating the scattering of the ink droplets. Variation in the amount can be suppressed.

また、ノズル基板1の接合面1a側(内壁側)には、ノズル測定専用のダミーパターンA、ダミーパターンBが接合面1aに開口した状態で設けられている。これらのダミーパターンA,Bは、図3に示すように、実パターンであるノズル孔11と同一直線上(図3のイ−イ線上)に配置され、ダミーパターンBはインク吐出凹部1cの縁部1dよりも外側(縁部1dよりも図の右側)に設けられ、ダミーパターンAはインク吐出凹部1c内であってノズル孔11とダミーパターンBの間に設けられている。ダミーパターンAはノズル孔11の第2のノズル孔11b(大径孔)と同径(ノズル孔長を測定することが困難なノズル孔径が小さいノズル基板11を作成したときは、径の大きいダミーパターンを作成することもできる)で、第2のダミー孔(大径孔)50bのみによって構成されている。ダミーパターンBはノズル孔11と同形で、第1のダミー孔(小径孔)60aと第2のダミー孔(大径孔)60bとによって構成されている。   Further, a dummy pattern A and a dummy pattern B dedicated for nozzle measurement are provided on the bonding surface 1a side (inner wall side) of the nozzle substrate 1 in a state where the nozzle substrate 1 is opened to the bonding surface 1a. As shown in FIG. 3, these dummy patterns A and B are arranged on the same straight line as the actual pattern nozzle hole 11 (on the line II in FIG. 3), and the dummy pattern B is the edge of the ink ejection recess 1c. The dummy pattern A is provided outside the portion 1d (on the right side of the figure from the edge 1d), and is provided between the nozzle hole 11 and the dummy pattern B in the ink discharge recess 1c. The dummy pattern A has the same diameter as the second nozzle hole 11b (large diameter hole) of the nozzle hole 11 (when the nozzle substrate 11 having a small nozzle hole diameter, which makes it difficult to measure the nozzle hole length, is created, a dummy having a large diameter is formed. The pattern can also be created), and is configured only by the second dummy hole (large diameter hole) 50b. The dummy pattern B has the same shape as the nozzle hole 11 and includes a first dummy hole (small diameter hole) 60a and a second dummy hole (large diameter hole) 60b.

キャビティ基板2はシリコン基材から作製されており、キャビティ基板2には吐出凹部210、オリフィス凹部230およびリザーバ凹部(液体供給凹部)240が形成されている。そして、オリフィス凹部230(オリフィス23)を介して、吐出凹部210(吐出室21)とリザーバ凹部240(リザーバ24あるいは液体供給部)とが連通している。リザーバ24は各吐出室21に共通の共通インク室を構成し、それぞれオリフィス23を介してそれぞれの吐出室21に連通している。リザーバ24の底部には後述する電極基板3を貫通するインク供給孔25が形成され、このインク供給孔25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。また、吐出室21の底壁は振動板22となっている。なお、キャビティ基板2の全面もしくは少なくとも電極基板3との対向面には、熱酸化やプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)によりなる絶縁性のSiO2 膜26が施されている。この絶縁膜26は、インクジェットヘッド10を駆動させたときに、絶縁破壊やショートを防止する。 The cavity substrate 2 is made of a silicon base material, and a discharge recess 210, an orifice recess 230, and a reservoir recess (liquid supply recess) 240 are formed in the cavity substrate 2. The discharge recess 210 (discharge chamber 21) and the reservoir recess 240 (reservoir 24 or liquid supply unit) communicate with each other through the orifice recess 230 (orifice 23). The reservoir 24 constitutes a common ink chamber common to the discharge chambers 21 and communicates with the discharge chambers 21 via the orifices 23. An ink supply hole 25 penetrating an electrode substrate 3 described later is formed at the bottom of the reservoir 24, and ink is supplied from an ink cartridge (not shown) through the ink supply hole 25. The bottom wall of the discharge chamber 21 is a diaphragm 22. Note that an insulating SiO 2 film 26 made of thermal oxidation or plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) is applied to the entire surface of the cavity substrate 2 or at least the surface facing the electrode substrate 3. This insulating film 26 prevents dielectric breakdown and short circuit when the inkjet head 10 is driven.

電極基板3はガラス基材から作製されている。電極基板3には、キャビティ基板2の各振動板22に対向する位置にそれぞれ凹部310が設けられている。そして、各凹部310内には、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)からなる個別電極31がスパッタにより形成されている。
個別電極31は、リード部31aと、フレキシブル配線基板(図示せず)に接続される端子部31bとを備えている。端子部31bは、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41内に露出している。そして、ICドライバ等の駆動制御回路40を介して、各個別電極31の端子部31bとキャビティ基板2上の共通電極27とが接続されている。
The electrode substrate 3 is made from a glass base material. The electrode substrate 3 is provided with a recess 310 at a position facing each diaphragm 22 of the cavity substrate 2. In each recess 310, individual electrodes 31 made of ITO (Indium Tin Oxide) are formed by sputtering.
The individual electrode 31 includes a lead portion 31a and a terminal portion 31b connected to a flexible wiring board (not shown). The terminal portion 31b is exposed in the electrode extraction portion 41 in which the end portion of the cavity substrate 2 is opened for wiring. The terminal portions 31b of the individual electrodes 31 and the common electrode 27 on the cavity substrate 2 are connected via a drive control circuit 40 such as an IC driver.

次に、上記のように構成した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40が駆動され、個別電極31に電荷を供給してこれを正に帯電させると、振動板22は負に帯電し、個別電極31と振動板22の間に静電気力が発生する。この静電気力によって、振動板22は個別電極31に引き寄せられて撓む。これによって、吐出室21の容積が増大する。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して、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11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24からオリフィス23を通って吐出室21内に補給される。   Next, the operation of the inkjet head 10 configured as described above will be described. When the drive control circuit 40 is driven and charges are supplied to the individual electrode 31 to charge it positively, the diaphragm 22 is charged negatively, and an electrostatic force is generated between the individual electrode 31 and the diaphragm 22. Due to the electrostatic force, the diaphragm 22 is attracted to the individual electrode 31 and bent. As a result, the volume of the discharge chamber 21 increases. When the supply of electric charges to the individual electrode 31 is stopped, the diaphragm 22 returns to its original state due to its elastic force, and at this time, the volume of the discharge chamber 21 decreases rapidly, and the ink in the discharge chamber 21 is reduced by the pressure at that time. A part of the ink is ejected from the nozzle hole 11 as ink droplets. Next, when the vibration plate 22 is similarly displaced, ink is supplied from the reservoir 24 through the orifice 23 into the discharge chamber 21.

上記のように構成されたインクジェットヘッド10の製造方法について、図3〜図9を用いて説明する。図3は本発明の実施の形態1に係るノズル基板1を示す上面図、図4〜図5はノズル基板1の製造工程を示す断面図(図3をイ−イ線で切断した断面図)、図6〜図7はキャビティ基板2と電極基板3との接合工程を示す断面図、図8はキャビティ基板2と電極基板3との接合基板にノズル基板1を接合してインクジェットヘッド10を製造する製造工程を示す断面図である。   A method for manufacturing the inkjet head 10 configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a top view showing the nozzle substrate 1 according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 4 to 5 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the nozzle substrate 1 (cross-sectional views taken along the line II in FIG. 3). 6 to 7 are cross-sectional views showing the bonding process between the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3. FIG. 8 shows the inkjet head 10 manufactured by bonding the nozzle substrate 1 to the bonding substrate between the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3. It is sectional drawing which shows the manufacturing process to do.

まず、ノズル基板1の製造工程を、図4〜図5を用いて説明する。なお、図4、図5では、ノズル孔形成部及びダミーパターン形成部近傍を模式的に示している。
(a) まず、基板厚み180μmのシリコン基材100を用意し、熱酸化装置にセットし、酸化温度1075℃、酸化時間4時間、酸素と水蒸気の混合雰囲気中の条件で熱酸化処理を行い、図4(a)に示すように、シリコン基材100表面に膜厚1μmのSiO2 膜101を均一に成膜する。
First, the manufacturing process of the nozzle substrate 1 will be described with reference to FIGS. 4 and 5 schematically show the vicinity of the nozzle hole forming portion and the dummy pattern forming portion.
(A) First, a silicon substrate 100 having a substrate thickness of 180 μm is prepared, set in a thermal oxidation apparatus, and subjected to a thermal oxidation process under conditions of an oxidation temperature of 1075 ° C., an oxidation time of 4 hours, and a mixed atmosphere of oxygen and water vapor, As shown in FIG. 4A, a 1 μm thick SiO 2 film 101 is uniformly formed on the surface of the silicon substrate 100.

(b) シリコン基材100の両面にレジスト(図示せず)をコーティングし、接合面1aにノズル孔11となる部分110(第2のノズル孔11bとなる部分110b)およびダミーパターンA,Bとなる部分(ダミーパターンAの第2のダミー孔50bとなる部分500b、及びダミーパターンBの第2のダミー孔60bとなる部分600b)をパターニングし、緩衝フッ酸水溶液(フッ酸水溶液:フッ化アンモニウム水溶液=1:6)でハーフエッチングし、SiO2 膜2を薄くする。レジストを剥離後、再度、シリコン基材100の両面にレジスト(図示せず)をコーティングし、接合面1aにノズル孔11となる部分110(第1のノズル孔11aとなる部分110a)およびダミーパターンBとなる部分(ダミーパターンBの第1のダミー孔60aとなる部分600b)をパターニングし、緩衝フッ酸水溶液(フッ酸水溶液:フッ化アンモニウム水溶液=1:6)でエッチングし、SiO2 膜101を開口する。SiO2 膜101の開口が終わったら、両面のレジストを剥離する。こうして、図4(b)に示すように、SiO2 膜101のハーフエッチング及び開口が行われる。 (B) A resist (not shown) is coated on both surfaces of the silicon substrate 100, and the bonding surface 1a has a portion 110 that becomes the nozzle hole 11 (a portion 110b that becomes the second nozzle hole 11b) and dummy patterns A and B. Parts to be formed (the part 500b to be the second dummy hole 50b of the dummy pattern A and the part 600b to be the second dummy hole 60b of the dummy pattern B) are patterned, and a buffered hydrofluoric acid aqueous solution (hydrofluoric acid aqueous solution: ammonium fluoride) Half etching is performed with an aqueous solution = 1: 6) to thin the SiO 2 film 2. After the resist is removed, a resist (not shown) is coated on both surfaces of the silicon substrate 100 again, and the bonding surface 1a has a portion 110 (the portion 110a that becomes the first nozzle hole 11a) and a dummy pattern. patterning the (first dummy hole 60a become part 600b of the dummy pattern B) to become part B, buffered hydrofluoric acid aqueous solution (aqueous hydrofluoric acid solution: an aqueous solution of ammonium fluoride = 1: 6) is etched by, SiO 2 film 101 To open. When the opening of the SiO 2 film 101 is finished, the resist on both sides is peeled off. In this way, as shown in FIG. 4B, half etching and opening of the SiO 2 film 101 are performed.

(c) ICPドライエッチング装置により、SiO2 膜101の開口部を、深さ25μmで垂直に異方性ドライエッチングし、ノズル孔11の第1のノズル孔11aおよびダミーパターンBの第1のダミー孔60aを形成する。この場合のエッチングガスとしては、例えば、C4 8 、SF6 を使用し、これらのエッチングガスを交互に使用すればよい。ここで、C4 8 は形成される溝の側面にエッチングが進行しないように溝側面を保護するために使用し、SF6 はシリコン基材100の垂直方向のエッチングを促進させるために使用する。
次に、第2のノズル孔11bとなる部分110b、ダミーパターンAの第2のダミー孔50bとなる部分500b、ダミーパターンBの第2のダミー孔60bとなる部分600bのSiO2 膜101のみがなくなるように、緩衝フッ酸水溶液でハーフエッチングし、再度ICPドライエッチング装置によりSiO2 膜101の開口部を、深さ40μmで垂直に異方性ドライエッチングする。こうして、図4(c)に示すように、ノズル孔11、及びダミーパタンA,Bを形成する。
(C) An opening of the SiO 2 film 101 is vertically anisotropically etched at a depth of 25 μm by an ICP dry etching apparatus, so that the first nozzle hole 11a of the nozzle hole 11 and the first dummy of the dummy pattern B Hole 60a is formed. As an etching gas in this case, for example, C 4 F 8 and SF 6 are used, and these etching gases may be used alternately. Here, C 4 F 8 is used to protect the groove side surface so that the etching does not proceed to the side surface of the groove to be formed, and SF 6 is used to promote the etching of the silicon substrate 100 in the vertical direction. .
Next, only the SiO 2 film 101 of the portion 110b that becomes the second nozzle hole 11b, the portion 500b that becomes the second dummy hole 50b of the dummy pattern A, and the portion 600b that becomes the second dummy hole 60b of the dummy pattern B Half-etching is performed using a buffered hydrofluoric acid solution so as to disappear, and anisotropic dry etching of the opening of the SiO 2 film 101 is performed vertically at a depth of 40 μm using an ICP dry etching apparatus again. Thus, as shown in FIG. 4C, the nozzle holes 11 and the dummy patterns A and B are formed.

(d) シリコン基材100の表面に残るSiO2 膜101をフッ酸水溶液で除去する。その後、シリコン基材100を熱酸化装置にセットし、酸化温度1075℃、酸化時間4時間、水蒸気と酸素の混合雰囲気中の条件で熱酸化処理を行い、図4(d)に示すように、インク吐出面1b、シリコン基材100の接合面1a、ICPドライエッチング装置で加工したノズル孔11(第1のノズル孔11a及び第2のノズル孔11b)、ダミーパターンA(第2のダミー孔50b)及びダミーパターンB(第1のダミー孔60a及び第2のダミー孔60b)の側面、底面に、膜厚1μmのSiO2 膜102を均一に成膜する。
(e) シリコン基材100の両面1a,1bにレジスト(図示せず)をコーティングし、インク吐出凹部1cとなる部分100cをパターニングし、緩衝フッ酸水溶液(フッ酸水溶液:フッ化アンモニウム水溶液=1:6)でエッチングし、図5(e)に示すように、SiO2 膜102を開口し、レジストを剥離する。
(D) The SiO 2 film 101 remaining on the surface of the silicon substrate 100 is removed with an aqueous hydrofluoric acid solution. Thereafter, the silicon substrate 100 is set in a thermal oxidation apparatus, and a thermal oxidation process is performed under conditions in an oxidation temperature of 1075 ° C., an oxidation time of 4 hours, and a mixed atmosphere of water vapor and oxygen, as shown in FIG. Ink ejection surface 1b, bonding surface 1a of silicon substrate 100, nozzle hole 11 (first nozzle hole 11a and second nozzle hole 11b) processed by ICP dry etching apparatus, dummy pattern A (second dummy hole 50b) ) And the dummy pattern B (the first dummy hole 60a and the second dummy hole 60b), the 1 μm thick SiO 2 film 102 is uniformly formed on the side surface and the bottom surface.
(E) Resist (not shown) is coated on both surfaces 1a and 1b of the silicon substrate 100, and the portion 100c to be the ink discharge recess 1c is patterned, and a buffered hydrofluoric acid aqueous solution (hydrofluoric acid aqueous solution: ammonium fluoride aqueous solution = 1). : Etching in 6), as shown in FIG. 5E, the SiO 2 film 102 is opened, and the resist is peeled off.

(f) シリコン基材100を濃度25wt%の水酸化カリウム水溶液に浸漬し、インク吐出凹部1cとなる部分100cをエッチングして、図5(f)に示すように、インク吐出凹部1cを形成する。このとき、エッチング部のシリコン基材100の厚みが60μmとなるようにする。
(g) シリコン基材100の表面のSiO2 膜102をフッ酸水溶液等で除去し、図5(g)に示すようなノズル基板1が完成する。
こうすることで、ノズル孔11(第1のノズル孔11a)と同時に形成したダミーパターンB(第1のダミー孔60a)、およびノズル孔11(第2のノズル孔11b)と同時に形成したダミーパターンA(第2のダミー孔50b)、ダミーパターンB(第2のダミー孔60b)を含むノズル基板1が作成される。
(F) The silicon substrate 100 is immersed in a 25 wt% potassium hydroxide aqueous solution, and the portion 100c that becomes the ink discharge recess 1c is etched to form the ink discharge recess 1c as shown in FIG. 5 (f). . At this time, the thickness of the silicon substrate 100 in the etched portion is set to 60 μm.
(G) The SiO 2 film 102 on the surface of the silicon substrate 100 is removed with a hydrofluoric acid aqueous solution or the like, and the nozzle substrate 1 as shown in FIG. 5G is completed.
By doing so, the dummy pattern B (first dummy hole 60a) formed simultaneously with the nozzle hole 11 (first nozzle hole 11a) and the dummy pattern formed simultaneously with the nozzle hole 11 (second nozzle hole 11b). A nozzle substrate 1 including A (second dummy hole 50b) and dummy pattern B (second dummy hole 60b) is formed.

(h) ノズル孔11、ダミーパターンA,Bが形成されて、ノズル基板1が完成したあと、ダミーパターンA,Bを用いて、ノズル基板1に形成されたノズル孔11のノズルパターンの精度を電子顕微鏡などによって測定する(図示せず)。
測定に際して、ノズル孔11(第1のノズル孔11a、第2のノズル孔11b)の深さ及び孔径は、これと同じ形状に形成したダミーパターンB(第1のダミー孔60a、第2のダミー孔60b)、ダミーパターンA(第2のダミー孔50b)を用いて測定することができる。
(H) After the nozzle hole 11 and the dummy patterns A and B are formed and the nozzle substrate 1 is completed, the accuracy of the nozzle pattern of the nozzle hole 11 formed in the nozzle substrate 1 is increased using the dummy patterns A and B. Measure with an electron microscope (not shown).
In the measurement, the depth and the hole diameter of the nozzle holes 11 (first nozzle hole 11a, second nozzle hole 11b) are the same as the dummy pattern B (first dummy hole 60a, second dummy hole). Measurement can be performed using the hole 60b) and the dummy pattern A (second dummy hole 50b).

これらのダミーパターンA,Bはノズル孔11と同時に形成しているため、仮にサイズを変更したとしても、高い相関を保ったままパターンを形成することができる。そのため、ノズル孔長を測定することが困難なノズル孔径が小さいノズル基板1を作成したとしても、径の大きいダミーパターンを作成することにより精度良くノズル孔長を測定することが可能となる。
このように、ダミーパターンA,Bを用いてノズル孔11を測定することで、非破壊で精度良く微小なノズル孔11の深さ及び孔径を測定することが可能となる。
以上の工程を経ることにより、シリコン基材100から高精度のノズル孔11を備えたノズル基板1を得ることができる。
Since these dummy patterns A and B are formed at the same time as the nozzle holes 11, even if the size is changed, the patterns can be formed while maintaining a high correlation. Therefore, even if the nozzle substrate 1 having a small nozzle hole diameter, for which it is difficult to measure the nozzle hole length, is created, it is possible to accurately measure the nozzle hole length by creating a dummy pattern having a large diameter.
Thus, by measuring the nozzle hole 11 using the dummy patterns A and B, it is possible to measure the depth and the hole diameter of the minute nozzle hole 11 with high accuracy in a non-destructive manner.
By passing through the above process, the nozzle substrate 1 provided with the highly accurate nozzle hole 11 can be obtained from the silicon substrate 100.

次に、キャビティ基板2及び電極基板3の接合工程を、図6、図7を用いて説明する。なお、キャビティ基板2及び電極基板3の接合工程は、図6、図7に示されるものに限定されるものではない。
(a) まず、図6(a)に示すように、ホウ珪酸ガラス等からなるガラス基材300を、例えば金・クロムのエッチングマスクを使用して、フッ酸によってエッチングすることにより、凹部310を形成する。なお、この凹部310は電極31の形状より少し大きい溝状のものであって、複数形成する。
そして、凹部310の内部に、スパッタによってITO(Indium Tin Oxide)からなる電極31を形成する。その後、ドリル等によってインク供給孔25となる孔部25aを形成する。
Next, the bonding process of the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 will be described with reference to FIGS. Note that the bonding process of the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 is not limited to the one shown in FIGS.
(A) First, as shown in FIG. 6 (a), a glass substrate 300 made of borosilicate glass or the like is etched with hydrofluoric acid using, for example, a gold / chromium etching mask, thereby forming a recess 310. Form. The recess 310 has a groove shape slightly larger than the shape of the electrode 31, and a plurality of the recesses 310 are formed.
Then, an electrode 31 made of ITO (Indium Tin Oxide) is formed inside the recess 310 by sputtering. Thereafter, a hole 25a to be the ink supply hole 25 is formed by a drill or the like.

(b) 次に、シリコン基材200の両面を鏡面研磨した後に、図6(b)に示すように、シリコン基材200の片面にプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition )によってTEOS(TetraEthylOrthosilicate )からなるシリコン酸化膜201を形成する。なお、シリコン酸化膜201を形成する前に、エッチングストップのためのボロンドープ層を形成するようにしてもよい。振動板22をボロンドープ層から形成することにより、厚み精度の高い振動板22を形成することができる。
(c) それから、図6(c)に示すように、図6(b)に示すシリコン基材200と、図6(a)に示すガラス基材300を例えば360℃に加熱し、シリコン基材200に陽極、ガラス基材300に陰極を接続して、800V程度の電圧を印加して陽極接合を行う。
(d) シリコン基材200とガラス基材300を陽極接合した後に、水酸化カリウム水溶液等で図6(c)の工程で得られた接合基板をエッチングすることにより、図6(d)に示すように、シリコン基材200の全体を薄板化する。
(B) Next, after both surfaces of the silicon substrate 200 are mirror-polished, as shown in FIG. 6 (b), silicon made of TEOS (TetraEthylOrthosilicate) is formed on one surface of the silicon substrate 200 by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition). An oxide film 201 is formed. Note that a boron doped layer for etching stop may be formed before the silicon oxide film 201 is formed. By forming the diaphragm 22 from a boron-doped layer, the diaphragm 22 with high thickness accuracy can be formed.
(C) Then, as shown in FIG. 6 (c), the silicon substrate 200 shown in FIG. 6 (b) and the glass substrate 300 shown in FIG. 6 (a) are heated to, for example, 360 ° C. An anode is connected to 200 and a cathode is connected to the glass substrate 300, and a voltage of about 800 V is applied to perform anodic bonding.
(D) After anodic bonding of the silicon substrate 200 and the glass substrate 300, the bonded substrate obtained in the step of FIG. 6 (c) is etched with an aqueous potassium hydroxide solution or the like, so that it is shown in FIG. 6 (d). Thus, the entire silicon substrate 200 is thinned.

(e) それから、シリコン基材200の上面(ガラス基材300が接合されている面の反対面)の全面に、プラズマCVDによってTEOS膜を形成する。
そしてこのTEOS膜に、吐出室21となる凹部210、リザーバ24となる凹部240及びオリフィス23となる凹部230となる部分を形成するためのレジストをパターニングし、この部分のTEOS膜をエッチング除去する。
その後、図7(e)に示すように、シリコン基材200を水酸化カリウム水溶液等でエッチングすることにより、吐出室21となる凹部210、リザーバ24となる凹部240及びオリフィス23となる凹部230を形成する。このとき、電極取出し部41となる部分41aもエッチングして薄板化しておく。なお、図7(e)のウェットエッチング工程では、例えば初めに35重量%の水酸化カリウム水溶液を使用し、その後3重量%の水酸化カリウム水溶液を使用することができる。これにより、振動板22の面荒れを抑制することができる。
(E) Then, a TEOS film is formed on the entire upper surface of the silicon substrate 200 (the surface opposite to the surface to which the glass substrate 300 is bonded) by plasma CVD.
Then, a resist for forming a recess 210 serving as the discharge chamber 21, a recess 240 serving as the reservoir 24, and a recess 230 serving as the orifice 23 is patterned on the TEOS film, and the TEOS film in this portion is removed by etching.
Thereafter, as shown in FIG. 7E, the silicon substrate 200 is etched with a potassium hydroxide aqueous solution or the like, thereby forming a recess 210 serving as the discharge chamber 21, a recess 240 serving as the reservoir 24, and a recess 230 serving as the orifice 23. Form. At this time, the portion 41a to be the electrode extraction portion 41 is also etched to be thinned. In the wet etching step shown in FIG. 7E, for example, a 35% by weight potassium hydroxide aqueous solution can be used first, and then a 3% by weight potassium hydroxide aqueous solution can be used. Thereby, surface roughness of the diaphragm 22 can be suppressed.

(f) シリコン基材200のエッチングが終了した後に、接合基板をフッ酸水溶液でエッチングしてシリコン基材200に形成されたTEOS膜を除去する。そして、図7(f)に示すように、ガラス基材300のインク供給孔25となる孔部25aにレーザー加工を施し、インク供給孔25がガラス基材300を貫通するようにする。こうして、電極基板3が製造される。
(g) 次に、シリコン基材200の吐出室21となる凹部21a等の形成された面に、図7(g)に示すように、例えばCVDによってTEOS等からなる液滴保護膜202を形成する。
(h) それから、図7(h)に示すように、RIE(Reactive Ion Etching)等によって電極取出し部41を開放する。また、シリコン基材200に機械加工又はレーザー加工を行って、インク供給孔25をリザーバ24となる凹部240まで貫通させる。これにより、キャビティ基板2と電極基板3が接合された接合基板が完成する。
なお、電極取出し部41に、振動板22と電極31の間の空間を封止するための封止剤(図示せず)を塗布するようにしてもよい。
(F) After the etching of the silicon substrate 200 is completed, the bonding substrate is etched with a hydrofluoric acid aqueous solution to remove the TEOS film formed on the silicon substrate 200. Then, as shown in FIG. 7 (f), laser processing is performed on the hole 25 a that becomes the ink supply hole 25 of the glass substrate 300 so that the ink supply hole 25 penetrates the glass substrate 300. Thus, the electrode substrate 3 is manufactured.
(G) Next, as shown in FIG. 7G, a droplet protective film 202 made of TEOS or the like is formed on the surface of the silicon substrate 200 where the recesses 21a to be the discharge chambers 21 are formed, as shown in FIG. To do.
(H) Then, as shown in FIG. 7 (h), the electrode extraction portion 41 is opened by RIE (Reactive Ion Etching) or the like. Further, the silicon substrate 200 is machined or laser processed to penetrate the ink supply hole 25 to the concave portion 240 that becomes the reservoir 24. As a result, a bonded substrate in which the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 are bonded is completed.
A sealing agent (not shown) for sealing the space between the diaphragm 22 and the electrode 31 may be applied to the electrode extraction portion 41.

次に、ノズル基板1、キャビティ基板2及び電極基板3の接合工程を、図8を用いて以下に説明する。
図8に示すように、ノズル基板1の接合面1aに接着剤層を形成し、電極基板3が接合されたキャビティ基板2と、ノズル基板1とを接合する。
以上の製造工程を経ることにより、ノズル基板1、キャビティ基板2及び電極基板3の接合体が完成される。
最後に、ノズル基板1、キャビティ基板2、電極基板3が接合された接合基板をダイシング(切断)により分離して、インクジェットヘッド10が完成する。
Next, the bonding process of the nozzle substrate 1, the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 will be described below with reference to FIG.
As shown in FIG. 8, an adhesive layer is formed on the bonding surface 1 a of the nozzle substrate 1, and the cavity substrate 2 to which the electrode substrate 3 is bonded is bonded to the nozzle substrate 1.
By passing through the above manufacturing process, the joined body of the nozzle substrate 1, the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 is completed.
Finally, the bonded substrate to which the nozzle substrate 1, the cavity substrate 2, and the electrode substrate 3 are bonded is separated by dicing (cutting), and the inkjet head 10 is completed.

本発明は、実施の形態1に示すように、1枚のノズル基板1にノズル測定専用のダミーパターンA,Bを実パターンであるノズル孔11と同時に形成したので、ノズルパターンを高精度で測定することができる。こうして、ノズル孔11のノズル孔径やノズル孔長を高精度に測定することが可能なため、安定した特性を持つインクジェットヘッド10を歩留まり良く製造することが可能となる。   In the present invention, as shown in the first embodiment, the dummy patterns A and B dedicated to nozzle measurement are formed at the same time as the nozzle holes 11 which are actual patterns on one nozzle substrate 1, so that the nozzle pattern is measured with high accuracy. can do. Thus, since the nozzle hole diameter and nozzle hole length of the nozzle hole 11 can be measured with high accuracy, the inkjet head 10 having stable characteristics can be manufactured with high yield.

実施の形態2.
図9は、本発明の実施の形態2に係るインクジェットヘッド10のノズル基板1を示す断面図である。実施の形態1ではノズル基板1にノズル測定専用のダミーパターンA,Bを形成したが、本実施の形態2では、ダミーパターンA,Bの表面に高反射率材を設けたものである。
すなわち、実施の形態1では、ノズル基板1の接合面1a側にダミーパターンA,Bが設けられているが(図2、図5(g))、本実施の形態2では、図9に示すように、ダミーパターンA,Bの表面に高反射率材70を形成して輪郭を強調したもので、ダミーパターンA,Bを用いてノズル孔11のパターンを測定する際に、ノズル孔11のパターンをより高精度に測定できるようにしたものである。
この場合、ダミーパターンA,Bの輪郭を強調するために、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、金(Au)などの金属の高反射率材70を、ダミーパターンA,Bの部分のみに選択スパッタするようにしたものである。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the nozzle substrate 1 of the inkjet head 10 according to Embodiment 2 of the present invention. In the first embodiment, the dummy patterns A and B dedicated to nozzle measurement are formed on the nozzle substrate 1, but in the second embodiment, a high reflectivity material is provided on the surfaces of the dummy patterns A and B.
That is, in the first embodiment, the dummy patterns A and B are provided on the bonding surface 1a side of the nozzle substrate 1 (FIGS. 2 and 5G). In the second embodiment, the dummy patterns A and B are shown in FIG. As described above, the high-reflectance material 70 is formed on the surfaces of the dummy patterns A and B to emphasize the outline, and when the pattern of the nozzle holes 11 is measured using the dummy patterns A and B, The pattern can be measured with higher accuracy.
In this case, in order to emphasize the outline of the dummy patterns A and B, a metal high reflectivity material 70 such as platinum (Pt), aluminum (Al), nickel (Ni), chromium (Cr), gold (Au) or the like is used. The selective sputtering is performed only on the dummy patterns A and B.

本実施の形態2に係るノズル基板1の製造工程は、実施の形態1に示したノズル基板1の製造工程(a)〜(g)の(g)工程の後に、さらに図9に示す製造工程を加えたもので、ダミーパターンA,Bの部分のみに金属膜を選択的にスパッタリングで成膜し、高反射率材70を形成する。
こうすることにより、電子顕微鏡でノズル孔径を測定するときに発生するチャージアップを防ぐことができるため、精度良くノズル孔径を測定することが可能である。
実施の形態2によれば、高精度でノズル孔径およびノズル孔長を測定することが可能なため、安定した特性を持つノズル基板1を備えたインクジェットヘッド10を歩留まり良く作成することが可能となる。
The manufacturing process of the nozzle substrate 1 according to the second embodiment is the manufacturing process shown in FIG. 9 after the manufacturing processes (a) to (g) of the nozzle substrate 1 shown in the first embodiment. In this case, a metal film is selectively formed on only the dummy patterns A and B by sputtering to form the high reflectivity material 70.
By doing so, it is possible to prevent charge-up that occurs when measuring the nozzle hole diameter with an electron microscope, and therefore it is possible to measure the nozzle hole diameter with high accuracy.
According to the second embodiment, since the nozzle hole diameter and the nozzle hole length can be measured with high accuracy, the inkjet head 10 including the nozzle substrate 1 having stable characteristics can be produced with a high yield. .

実施形態3.
図10は、本発明の実施の形態3に係るインクジェットプリンタの斜視図である。本発明によれば、安定した特性を持つインクジェットヘッド10を歩留まり良く作成することが可能となり、かかるインクジェットヘッド10を用いて、図10に示すような高度なノズル孔径精度を要求されるインクジェットプリンタ500を得ることができる。
なお、実施形態1、2の製造方法で得られたインクジェットヘッド10は液滴吐出ヘッドの一例であって、液滴を種々変更することによって、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、生体液体の吐出等の微小液滴吐出装置にも適用することができる。
Embodiment 3. FIG.
FIG. 10 is a perspective view of an ink jet printer according to Embodiment 3 of the present invention. According to the present invention, it is possible to produce an inkjet head 10 having stable characteristics with a high yield, and an inkjet printer 500 that requires high nozzle hole diameter accuracy as shown in FIG. 10 using the inkjet head 10. Can be obtained.
The inkjet head 10 obtained by the manufacturing method of Embodiments 1 and 2 is an example of a droplet discharge head. By changing the droplets in various ways, a liquid crystal display color filter can be manufactured, and an organic EL display device can be manufactured. The present invention can also be applied to micro-droplet discharge devices such as the formation of a light emitting portion and the discharge of a biological liquid.

1、 孔径を大きくして形成したダミーパターンAを画像測定機を用いて深さ測定して、真値と比較した結果は以下の通りであった。
第2のノズル孔11bの深さは、直接測定できない第1のノズル孔11aのノズル長さを算出するために重要な計測値であるが、第2のノズル孔11bが小さくなるとその底面にピントを合わせて測定することが非常に困難になる。そこで、ダミーパターンAの深さをミツトヨ製三次元画像測定機QVT404−PROを用いて測定した。また、第2のノズル孔11bの深さは、割った断面を日立製作所製電子顕微鏡S−4700を用いてその真値を測定した。なお、本実施例1では、ダミーパターンAの直径は29.56μm、第2のノズル孔11bの直径は20.8μmとした。
それぞれの深さ測定の結果を、表1に示す(単位はμm)。
1. The depth of the dummy pattern A formed with a large hole diameter was measured using an image measuring machine and compared with the true value.
The depth of the second nozzle hole 11b is an important measurement value for calculating the nozzle length of the first nozzle hole 11a that cannot be directly measured, but when the second nozzle hole 11b becomes smaller, the depth is focused on the bottom surface. It becomes very difficult to measure together. Therefore, the depth of the dummy pattern A was measured using a Mitutoyo three-dimensional image measuring machine QVT404-PRO. Moreover, the true value of the depth of the second nozzle hole 11b was measured using an electron microscope S-4700 manufactured by Hitachi. In Example 1, the dummy pattern A had a diameter of 29.56 μm, and the second nozzle hole 11b had a diameter of 20.8 μm.
The results of each depth measurement are shown in Table 1 (unit: μm).

Figure 2007253373
Figure 2007253373

このようにダミーパターンAを用いて測定することで、非破壊で精度良く微小なノズル孔11の深さを測定することが可能となる。   By measuring using the dummy pattern A in this way, it becomes possible to measure the depth of the minute nozzle hole 11 in a non-destructive manner with high accuracy.

2、 測長SEMでダミーパターンBの孔径を測定して、真値と比較した結果は以下の通りであった。
第1のノズル孔11aの孔径およびダミーパターンBの第1のダミー孔60aの孔径を、日立製作所製測長電子顕微鏡S−6100を用いて測定した。また、真値を測定するために、第1のノズル孔11aにもAuを20nmスパッタリングで成膜して測定した。
それぞれの深さ測定の結果を、表2に示す(単位はμm)。
2. The hole diameter of the dummy pattern B was measured with a length measurement SEM, and the result compared with the true value was as follows.
The hole diameter of the first nozzle hole 11a and the hole diameter of the first dummy hole 60a of the dummy pattern B were measured using a length measuring electron microscope S-6100 manufactured by Hitachi, Ltd. Further, in order to measure the true value, the first nozzle hole 11a was measured by depositing Au by sputtering with 20 nm.
The results of each depth measurement are shown in Table 2 (unit: μm).

Figure 2007253373
Figure 2007253373

このようにダミーパターンBを用いて測定することで、非破壊で精度良く微小なノズル孔11の孔径を測定することが可能となる。   By measuring using the dummy pattern B in this way, it is possible to measure the diameter of the minute nozzle hole 11 with nondestructive accuracy.

本発明の実施の形態1にかかる液滴吐出ヘッドの分解斜視図。1 is an exploded perspective view of a droplet discharge head according to a first embodiment of the present invention. 図1を組立てた液滴吐出ヘッドの要部の縦断面図。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part of a droplet discharge head assembled from FIG. 1. 図1のノズル基板の要部の上面図。The top view of the principal part of the nozzle substrate of FIG. 図1のノズル基板の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the nozzle substrate of FIG. 図4に続くノズル基板の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the nozzle substrate following FIG. キャビティ基板及び電極基板を接合した接合基板の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the joining board | substrate which joined the cavity board | substrate and the electrode substrate. 図6に続く接合基板の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the bonded substrate following FIG. キャビティ基板及び電極基板の接合基板をノズル基板に接合する製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process which joins the bonding substrate of a cavity substrate and an electrode substrate to a nozzle substrate. 本発明の実施の形態2に係るノズル基板製造の一工程を示す断面図。Sectional drawing which shows 1 process of nozzle board | substrate manufacture which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3にかかるインクジェットプリンタの斜視図。FIG. 6 is a perspective view of an ink jet printer according to a third embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ノズル基板(一の基板)、1a ノズル基板の接合面(内壁)、1c インク吐出凹部、1e 吐出凹面、2 キャビティ基板、3 電極基板、10 インクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)、11 ノズル孔、11a 第1のノズル孔(小径孔)、11b 第2のノズル孔(大径孔)、21 吐出室、22 振動板、24 リザーバ(液体供給部)、31 個別電極、50b 第2のダミー孔(大径孔)、60a 第1のダミー孔(小径孔)、60b 第2のダミー孔(大径孔)、70 高反射率材、100 シリコン基材、500 インクジェットプリンタ(液滴吐出装置)、A,B ダミーパターン。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle board | substrate (one board | substrate), 1a Joining surface (inner wall) of nozzle board | substrate, 1c Ink discharge recessed part, 1e Discharge concave surface, 2 Cavity board | substrate, 3 Electrode board | substrate, 10 Inkjet head (droplet discharge head), 11 Nozzle hole, 11a 1st nozzle hole (small diameter hole), 11b 2nd nozzle hole (large diameter hole), 21 discharge chamber, 22 diaphragm, 24 reservoir (liquid supply part), 31 individual electrode, 50b 2nd dummy hole ( Large diameter hole), 60a first dummy hole (small diameter hole), 60b second dummy hole (large diameter hole), 70 high reflectivity material, 100 silicon substrate, 500 inkjet printer (droplet ejection device), A , B Dummy pattern.

Claims (11)

液滴を吐出するノズル孔と、該ノズル孔と連通する吐出室と、該吐出室に液を供給する液体供給部と、前記吐出室の壁面の一部に形成された振動板と、該振動板と対向配置された個別電極とを備え、複数の基板を積層してなる液滴吐出ヘッドであって、
一の基板に、前記ノズル孔と共に該ノズル孔の孔径または孔長を測定するためのダミーパターンが設けられたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
A nozzle hole for discharging liquid droplets, a discharge chamber communicating with the nozzle hole, a liquid supply unit for supplying liquid to the discharge chamber, a diaphragm formed on a part of the wall surface of the discharge chamber, and the vibration A droplet discharge head comprising a plate and an individual electrode arranged opposite to each other, wherein a plurality of substrates are laminated,
A droplet discharge head, wherein a dummy pattern for measuring a hole diameter or a hole length of the nozzle hole is provided on one substrate together with the nozzle hole.
前記ダミーパターンが前記一の基板の内壁側に設けられたことを特徴とする請求項1記載の液滴吐出ヘッド。   The droplet discharge head according to claim 1, wherein the dummy pattern is provided on an inner wall side of the one substrate. 前記ダミーパターンが前記ノズル孔の形状と同形状に形成されたことを特徴とする請求項1または2記載の液滴吐出ヘッド。   3. The liquid droplet ejection head according to claim 1, wherein the dummy pattern is formed in the same shape as the shape of the nozzle hole. 前記ダミーパターンの孔径が前記ノズル孔の孔径よりも大きく形成されたことを特徴とする請求項1または2記載の液滴吐出ヘッド。   The droplet discharge head according to claim 1, wherein a hole diameter of the dummy pattern is formed larger than a hole diameter of the nozzle hole. 前記ダミーパターンの表面に高反射率材が設けられたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。   The liquid droplet ejection head according to claim 1, wherein a high reflectivity material is provided on a surface of the dummy pattern. 前記高反射率材は金属であることを特徴とする請求項5記載の液滴吐出ヘッド。   6. The droplet discharge head according to claim 5, wherein the high reflectivity material is a metal. 前記高反射率材は、白金、アルミニウム、ニッケル、クロム、金、銅、チタンのいずれかであることを特徴とする請求項6記載の液滴吐出ヘッド。   7. The droplet discharge head according to claim 6, wherein the high reflectivity material is any one of platinum, aluminum, nickel, chromium, gold, copper, and titanium. 請求項1〜7のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。   A droplet discharge apparatus comprising the droplet discharge head according to claim 1. 液滴を吐出するノズル孔と、該ノズル孔と連通する吐出室と、該吐出室に液を供給する液体供給部と、前記吐出室の壁面の一部に形成された振動板と、該振動板と対向配置された個別電極とを備え、複数の基板を積層してなる液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
一の基材をエッチングし、前記ノズル孔と共に該ノズル孔の孔径または孔長を測定するためのダミーパターンを同時に形成して一の基板を形成する工程を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
A nozzle hole for discharging liquid droplets, a discharge chamber communicating with the nozzle hole, a liquid supply unit for supplying liquid to the discharge chamber, a diaphragm formed on a part of the wall surface of the discharge chamber, and the vibration A method for manufacturing a droplet discharge head, comprising a plate and an individual electrode disposed opposite to each other, and a plurality of substrates laminated.
A droplet discharge head comprising: a step of etching a base material and simultaneously forming a dummy pattern for measuring a hole diameter or a hole length of the nozzle hole together with the nozzle hole to form a substrate. Manufacturing method.
前記一の基板に形成した前記ダミーパターンを用いて前記ノズル孔の孔径または孔長を測定する工程を含むことを特徴とする請求項9記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。   The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 9, further comprising a step of measuring a hole diameter or a hole length of the nozzle hole using the dummy pattern formed on the one substrate. 請求項9または10に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用し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, wherein the method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 9 or 10 is applied to manufacture a droplet discharge device.
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WO2022270086A1 (en) * 2021-06-21 2022-12-29 株式会社Sijテクノロジ Nozzle head, manufacturing method of nozzle head, and droplet discharging device

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