JP2008068617A - Liquid droplet discharge head, liquid ejection device, liquid droplet discharge head manufacturing method, and liquid droplet discharge device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
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ものである。 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、例えばインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドが知られている。インクジェットヘッドは、一般に、インク滴を吐出するための複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、このノズル基板に接合されノズル基板との間で、上記ノズル孔に連通する吐出室、リザーバ等のインク流路が形成されたキャビティ基板とを備え、駆動部により吐出室に圧力を加えることにより、インク滴を選択されたノズル孔より吐出するように構成されている。駆動手段としては、静電気力を利用する方式や、圧電素子による圧電方式、発熱素子を利用する方式等がある。 As a droplet discharge head for discharging droplets, for example, an inkjet head mounted on an inkjet recording apparatus is known. In general, an inkjet head includes a nozzle substrate having a plurality of nozzle holes for discharging ink droplets, and a discharge chamber, a reservoir, and the like that are joined to the nozzle substrate and communicated with the nozzle holes. And a cavity substrate on which an ink flow path is formed, and is configured to eject ink droplets from selected nozzle holes by applying pressure to the ejection chamber by the drive unit. As the driving means, there are a method using an electrostatic force, a piezoelectric method using a piezoelectric element, a method using a heating element, and the like.
このようなインクジェットヘッドでは、印刷速度の高速化及びカラー化を目的として、ノズル列を複数有する構造のインクジェットヘッドが求められている。さらに、近年ノズル密度は高密度化するとともに、長尺化(1列当たりのノズル数の増加)しており、インクジェットヘッド内のアクチュエータ数は、ますます増加している。
インクジェットヘッドでは、吐出室のそれぞれに共通に連通するリザーバが設けられているので、ノズル密度の高密度化に伴い、吐出室の圧力がリザーバにも伝わり、その圧力の影響が他の吐出室とそれに連通するノズル孔にも及ぶことになる。例えば、アクチュエータを駆動することにより、リザーバに正圧がかかると、本来インク滴を吐出すべきノズル孔(駆動ノズル)以外の非駆動ノズルからもインク滴が漏れ出たり、逆にリザーバに負圧がかかると、駆動ノズルから吐出するべきインク滴の吐出量が減少したりして、印字品質が劣化する。
In such an ink jet head, an ink jet head having a structure having a plurality of nozzle rows is required for the purpose of increasing the printing speed and colorization. Further, in recent years, the nozzle density has been increased and the length has been increased (increase in the number of nozzles per row), and the number of actuators in the inkjet head has been increasing.
In an ink jet head, a reservoir that communicates in common with each of the ejection chambers is provided. Therefore, as the nozzle density increases, the pressure in the ejection chamber is transmitted to the reservoir, and the effect of the pressure is different from that of other ejection chambers. It extends to the nozzle hole communicating with it. For example, when positive pressure is applied to the reservoir by driving the actuator, ink droplets leak from non-driving nozzles other than the nozzle holes (driving nozzles) that should eject ink droplets, or negative pressure to the reservoir. If this occurs, the amount of ink droplets to be ejected from the drive nozzle will decrease, and the print quality will deteriorate.
このようなノズル間の圧力干渉を防止するために、ダイアフラム部を備えたインク分配板と呼ばれるユニットを、ノズルが形成されている部材に組み付ける技術があった(例えば、特許文献1参照)。 In order to prevent such pressure interference between nozzles, there has been a technique of assembling a unit called an ink distribution plate having a diaphragm portion to a member on which nozzles are formed (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載された技術では、インク分配板をノズルが形成されている部材に別途組み付けるので、インクジェットヘッドを小型化、薄型化することが困難であった。
However, with the technique described in
このため、リザーバの圧力変動を緩衝させるためのダイアフラム部をノズル基板に設けたインクジェットヘッドがあった(例えば、特許文献2参照)。 For this reason, there has been an ink jet head in which a diaphragm portion for buffering pressure fluctuations in a reservoir is provided on a nozzle substrate (see, for example, Patent Document 2).
特許文献2に記載されたインクジェットヘッドでは、リザーバが吐出室と同一の基板(キャビティ基板)に形成されているため、リザーバの体積確保の観点から、ダイアフラム部をリザーバと同一基板に設けることは困難である。このため、ダイアフラム部はノズル基板に形成されているが、この構造だと強度の低い部位が外部に露出するため、ダイアフラム部を薄くするのにも限界があり、また保護カバー等が別途必要になる。
In the inkjet head described in
本発明は、ノズルの高密度化を可能にし、かつノズル間の圧力干渉を防止することができる液滴吐出ヘッド、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 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 capable of increasing the density of nozzles and preventing pressure interference between nozzles. It aims to provide a method.
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、複数のノズル孔を有するノズル基板と、各ノズル孔に連通し、室内に圧力を発生させてノズル孔より液滴を吐出する複数の独立した吐出室を有するキャビティ基板と、吐出室に対して共通に連通するリザーバとなるリザーバ凹部を有し、ノズル基板とキャビティ基板との間に設けられるリザーバ基板とを少なくとも備えた液滴吐出ヘッドであって、リザーバ基板のノズル基板又はキャビティ基板とのそれぞれの接着面には形成されず、リザーバ凹部の内面全体に対して成膜により形成された樹脂薄膜を有し、リザーバ凹部の底面が、樹脂薄膜で構成されて圧力変動を緩衝するダイアフラム部となっているものである。
ダイアフラム部と吐出室が別々の基板(リザーバ基板とキャビティ基板)に設けられているため、リザーバの体積を確保することができるとともに、リザーバの内部にダイアフラム部を設けることができる。このため、ノズルの高密度化が可能であるとともに、リザーバのコンプライアンスを低減してリザーバ内での圧力変動を抑制し、インク吐出時に発生するノズル間の圧力干渉を防止することで、良好な吐出特性を得ることができる。
さらに、リザーバの底部全面をダイアフラムにすることでダイアフラム部の面積を大きくすることができ、ダイアフラム部の圧力緩衝効果を大きくすることができる。
また、樹脂薄膜は、リザーバ基板のノズル基板又はキャビティ基板とのそれぞれの接着面には形成されないため、その接着面に樹脂薄膜が介在することによるノズル基板又はキャビティ基板との接着強度の低下を防止することができる。
また、樹脂薄膜がリザーバ凹部の内面全体に形成されているため、樹脂薄膜とリザーバ基板との接触面積を十分に確保でき、十分な密着性を確保することができる。
A droplet discharge head according to the present invention has a nozzle substrate having a plurality of nozzle holes, and a plurality of independent discharge chambers communicating with the nozzle holes and generating pressure in the chambers to discharge droplets from the nozzle holes. A droplet discharge head having at least a cavity substrate and a reservoir recess serving as a reservoir that communicates in common with the discharge chamber, and comprising a reservoir substrate provided between the nozzle substrate and the cavity substrate. A resin thin film formed by film formation on the entire inner surface of the reservoir recess, and the bottom surface of the reservoir recess is made of a resin thin film. It is a diaphragm part that buffers pressure fluctuations.
Since the diaphragm portion and the discharge chamber are provided on separate substrates (reservoir substrate and cavity substrate), the volume of the reservoir can be secured and the diaphragm portion can be provided inside the reservoir. For this reason, it is possible to increase the density of the nozzles, reduce the compliance of the reservoir to suppress pressure fluctuations in the reservoir, and prevent pressure interference between the nozzles that occurs during ink ejection, thereby achieving good ejection Characteristics can be obtained.
Furthermore, by making the entire bottom surface of the reservoir a diaphragm, the area of the diaphragm portion can be increased, and the pressure buffering effect of the diaphragm portion can be increased.
In addition, since the resin thin film is not formed on the adhesion surface of the reservoir substrate to the nozzle substrate or the cavity substrate, it prevents the adhesive strength from being lowered with the nozzle substrate or the cavity substrate due to the resin thin film interposed on the adhesion surface. can do.
Further, since the resin thin film is formed on the entire inner surface of the reservoir recess, a sufficient contact area between the resin thin film and the reservoir substrate can be secured, and sufficient adhesion can be secured.
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、リザーバ基板においてリザーバ凹部の底面を構成する樹脂薄膜部分のリザーバ凹部とは反対側は、リザーバ凹部の形成面とは反対側の表面からダイアフラム部まで掘り込まれて形成された空間部となっているものである。
ダイアフラム部がリザーバ基板内に設けられる構造のため、ダイアフラム部はノズル基板とキャビティ基板とに挟まれて存在し、直接外力が加わることはない。よって、ダイアフラム部を薄くすることができ、かつ保護カバー等のような特別の保護部材を必要とせず、ヘッドユニットの外力に対する強度を向上することができる。
ダイアフラム部の両面が空間部となるので、この空間部内でダイアフラム部の振動変位が可能となる。
また、ダイアフラム部が変形するための空間部をキャビティ基板もしくはノズル基板に加工する必要がないので、キャビティ基板もしくはノズル基板の設計及び加工に対する影響をなくすことができる。
In the droplet discharge head according to the present invention, the resin thin film portion constituting the bottom surface of the reservoir recess in the reservoir substrate is dug from the surface opposite to the reservoir recess formation surface to the diaphragm portion. It is a space part formed by being inserted.
Since the diaphragm portion is provided in the reservoir substrate, the diaphragm portion is sandwiched between the nozzle substrate and the cavity substrate, and no external force is directly applied. Therefore, the diaphragm portion can be made thin, and a special protective member such as a protective cover is not required, and the strength of the head unit against the external force can be improved.
Since both surfaces of the diaphragm portion become space portions, vibration displacement of the diaphragm portion can be performed in this space portion.
Further, since it is not necessary to process the space for deforming the diaphragm part into the cavity substrate or the nozzle substrate, it is possible to eliminate the influence on the design and processing of the cavity substrate or the nozzle substrate.
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、樹脂薄膜がパリレンで構成されているものである。
これにより、微小欠陥が無く被覆性に優れ、また、耐熱性、耐薬品性及び耐透湿性が高い樹脂薄膜を構成できる。また、例えばシリコン薄膜に比べて柔軟性が高いため、高い圧力吸収効果を発揮することができる。
In the droplet discharge head according to the present invention, the resin thin film is made of parylene.
Thereby, it is possible to constitute a resin thin film having no fine defects and excellent covering properties, and having high heat resistance, chemical resistance and moisture resistance. Moreover, for example, since the flexibility is higher than that of a silicon thin film, a high pressure absorption effect can be exhibited.
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、樹脂薄膜の下地に金属薄膜が形成されているものである。
また、その金属薄膜を白金膜としたものである。
これにより、パリレンとリザーバ基材表面との密着性を高くすることができる。
The droplet discharge head according to the present invention has a metal thin film formed on the base of a resin thin film.
The metal thin film is a platinum film.
Thereby, the adhesiveness of parylene and a reservoir base material surface can be made high.
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、白金膜が、リザーバ基板の表面に直接形成されているものである。
これにより、白金膜とリザーバ基材との密着性を向上させることができる。その結果、パリレンとリザーバ基材表面との密着性を更に向上することができる。
In the droplet discharge head according to the present invention, the platinum film is directly formed on the surface of the reservoir substrate.
Thereby, the adhesiveness of a platinum membrane and a reservoir base material can be improved. As a result, the adhesion between the parylene and the reservoir substrate surface can be further improved.
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、空間部を、リザーバ基板のキャビティ基板との接着面側に設けたものである。
ダイアフラム部が変形するための空間部をキャビティ基板との接着面側に設けたので、リザーバ基板のリザーバ凹部はノズル基板側に位置し、前記リザーバをキャビティ基板の吐出室と立体的にオーバラップさせてヘッド面積を小型化することができる。
In the droplet discharge head according to the present invention, the space is provided on the side of the reservoir substrate that is bonded to the cavity substrate.
Since the space for deforming the diaphragm is provided on the bonding surface side with the cavity substrate, the reservoir recess of the reservoir substrate is located on the nozzle substrate side, and the reservoir is three-dimensionally overlapped with the discharge chamber of the cavity substrate. Thus, the head area can be reduced.
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、空間部を、リザーバ基板のノズル基板との接着面側に設けたものである。
ダイアフラム部が変形するための空間部をノズル基板との接着面側に設けたので、リザーバ基板のリザーバ凹部はキャビティ基板側に位置し、リザーバ基板の全ての加工をキャビティ基板側からの片面加工で完了させることができる。
In the droplet discharge head according to the present invention, the space is provided on the side of the reservoir substrate that is bonded to the nozzle substrate.
Since the space for deforming the diaphragm is provided on the bonding surface side with the nozzle substrate, the reservoir recess of the reservoir substrate is located on the cavity substrate side, and all processing of the reservoir substrate can be performed on one side from the cavity substrate side. Can be completed.
また、本発明に係る液滴吐出装置は、上記の何れかの液滴吐出ヘッドを備えたものである。
液滴吐出時に発生するノズル間の圧力干渉を防止して吐出特性が良好な液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を得ることができる。
A droplet discharge apparatus according to the present invention includes any one of the above-described droplet discharge heads.
It is possible to obtain a droplet discharge device including a droplet discharge head having good discharge characteristics by preventing pressure interference between nozzles that occurs during droplet discharge.
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、複数のノズル孔を有するノズル基板と、各ノズル孔に連通し、室内に圧力を発生させてノズル孔より液滴を吐出する複数の独立した吐出室を有するキャビティ基板と、吐出室に対して共通に連通するリザーバを有し、ノズル基板とキャビティ基板との間に設けられるリザーバ基板とを少なくとも備え、リザーバの底面に圧力変動を緩衝する樹脂薄膜を備えたダイアフラム部を設けた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、リザーバ基板になるシリコン基材の一方の面からリザーバとなるリザーバ凹部をウェットエッチングにより形成する工程と、シリコン基材の一方の面と一方の面と反対側の面のうち、リザーバ凹部の開口部以外の表面をマスク部材で覆い、リザーバ凹部の内面全体に対して樹脂薄膜を形成する工程と、マスク部材を除去する工程と、反対側の面から樹脂薄膜が露呈するまでシリコン基材をドライエッチングで除去してダイアフラム部を形成する工程と、を備えたものである。
この方法によれば、ダイアフラム部を形成するに際し、リザーバ基板の表面に成膜した樹脂薄膜の一部をダイアフラム部としてそのまま利用するため、樹脂薄膜を部分的に除去したり、樹脂薄膜を部分的に成膜したりする工程が不要であるため、製造工程が簡単である。
また、樹脂薄膜がリザーバ凹部の内面にのみ形成されるため、リザーバ基板のノズル基板又はキャビティ基板との接着面に樹脂薄膜が介在することによる接着強度の低下を防止することができる。
In addition, a method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention includes a nozzle substrate having a plurality of nozzle holes, a plurality of independent nozzles that communicate with each nozzle hole, generate pressure in the chamber, and discharge droplets from the nozzle holes. A cavity substrate having the discharge chamber and a reservoir in common communication with the discharge chamber, and at least a reservoir substrate provided between the nozzle substrate and the cavity substrate, and buffering pressure fluctuations on the bottom surface of the reservoir A method of manufacturing a droplet discharge head provided with a diaphragm portion provided with a resin thin film, the step of forming a reservoir recess serving as a reservoir from one surface of a silicon substrate serving as a reservoir substrate by wet etching, and a silicon substrate Of the one surface and the surface opposite to the one surface, the surface other than the opening of the reservoir recess is covered with a mask member, and the entire inner surface of the reservoir recess is covered. A step of forming a thin oil film; a step of removing the mask member; and a step of removing the silicon substrate by dry etching until the resin thin film is exposed from the opposite surface to form a diaphragm portion. is there.
According to this method, when the diaphragm portion is formed, a part of the resin thin film formed on the surface of the reservoir substrate is used as it is as the diaphragm portion. Therefore, the resin thin film is partially removed or the resin thin film is partially removed. The manufacturing process is simple because a film forming process is not required.
In addition, since the resin thin film is formed only on the inner surface of the reservoir recess, it is possible to prevent a decrease in adhesive strength due to the resin thin film interposed on the surface of the reservoir substrate that is bonded to the nozzle substrate or the cavity substrate.
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、樹脂薄膜を形成する工程がパリレンを蒸着する工程であるものである。
これにより、微小欠陥が無く、耐熱性、耐薬品性及び耐透湿性が高い樹脂薄膜を良好な被覆性で所望の部分に確実に形成できる。また、例えばシリコン薄膜に比べて柔軟性が高いため、高い圧力吸収効果を有する液滴吐出ヘッドを製造できる。
In the method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, the step of forming the resin thin film is a step of depositing parylene.
As a result, a resin thin film having no minute defects and having high heat resistance, chemical resistance, and moisture permeability can be reliably formed at a desired portion with good coverage. Further, for example, since the flexibility is higher than that of a silicon thin film, a droplet discharge head having a high pressure absorption effect can be manufactured.
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、シリコン基材の一方の面側を覆うマスク部材が、リザーバ凹部の開口部に対向する位置にのみ開口を有し、開口がリザーバ凹部の開口部よりも小さいものとしたものである。
これにより、マスク部材のリザーバ基板に対するアライメントにズレが生じたとしても、リザーバ基板のノズル基板との接着面が確実にマスク部材で保護され、接着面に樹脂薄膜が成膜されるのを確実に防止することができる。これより、リザーバ基板とノズル基板との接着強度を確保することができる。
Further, in the method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, the mask member that covers one surface side of the silicon substrate has an opening only at a position facing the opening of the reservoir recess, and the opening is the reservoir recess. The size is smaller than the opening.
As a result, even if the mask member is misaligned with the reservoir substrate, the adhesion surface of the reservoir substrate to the nozzle substrate is reliably protected by the mask member, and the resin thin film is reliably formed on the adhesion surface. Can be prevented. Thereby, the adhesive strength between the reservoir substrate and the nozzle substrate can be ensured.
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、パリレンを成膜する前に、下地膜として金属薄膜を成膜するものである。
また、その金属薄膜を白金膜としたものである。
これにより、パリレンとリザーバ基材表面との密着性を高くすることができる。
In the method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, a metal thin film is formed as a base film before forming a parylene film.
The metal thin film is a platinum film.
Thereby, the adhesiveness of parylene and a reservoir base material surface can be made high.
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、金属薄膜を成膜する工程の前に、リザーバ凹部が形成されたシリコン基材の全面に液滴保護膜を形成する工程を有し、金属薄膜を成膜する工程では、液滴保護膜のうち、リザーバ凹部の内面に相当する部分の液滴保護膜を、マスク部材を介した異方性ドライエッチングにより選択的に除去し、当該除去部分に、金属薄膜を成膜するものである。
このように、液滴保護膜を選択的に除去するに際し、異方性ドライエッチングを用いるため、シリコン基材の全面に形成された液滴保護膜のうち、リザーバ凹部内の液滴保護膜のみを容易かつ確実に除去することができる。
これにより、白金膜とリザーバ基材との密着性を向上させることができる。その結果、パリレンとリザーバ基材表面との密着性を更に向上することができる。
Further, the method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention includes a step of forming a droplet protective film on the entire surface of the silicon substrate on which the reservoir recess is formed, before the step of forming the metal thin film. In the step of forming the metal thin film, the portion of the droplet protective film corresponding to the inner surface of the reservoir recess is selectively removed by anisotropic dry etching via a mask member, and the removal is performed. A metal thin film is formed on the portion.
As described above, since anisotropic dry etching is used to selectively remove the droplet protective film, only the droplet protective film in the reservoir recess is included among the droplet protective films formed on the entire surface of the silicon substrate. Can be easily and reliably removed.
Thereby, the adhesiveness of a platinum membrane and a reservoir base material can be improved. As a result, the adhesion between the parylene and the reservoir substrate surface can be further improved.
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、パリレン薄膜の表面を酸素プラズマで親水化処理するものである。
これにより、液滴流路の親水性を容易に確保することができる。
In the method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, the surface of the parylene thin film is hydrophilized with oxygen plasma.
Thereby, the hydrophilicity of the droplet channel can be easily ensured.
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、ダイアフラム部を形成する際のドライエッチングには、SF6プラズマを用いるものである。
これにより、樹脂薄膜に与えるダメージを最小限に抑えてドライエッチングを行うことができる。
In the method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, SF6 plasma is used for dry etching when the diaphragm portion is formed.
Thereby, dry etching can be performed while minimizing damage to the resin thin film.
また、本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上記の何れか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。
吐出特性が良好な液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を得ることができる。
In addition, a method for manufacturing a droplet discharge device according to the present invention is a method for manufacturing a droplet discharge device by applying any one of the above-described methods for manufacturing a droplet discharge head.
A droplet discharge device including a droplet discharge head with good discharge characteristics can be obtained.
以下、本発明を適用した液滴吐出ヘッドの実施の形態について説明する。ここでは、液滴吐出ヘッドの一例として、ノズル基板の表面に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するフェイス吐出型のインクジェットヘッドについて説明する。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではなく、基板の端部に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するエッジ吐出型の液滴吐出ヘッドにも同様に適用することができる。また、アクチュエータは静電駆動方式で示してあるが、その他の駆動方式であってもよい。 Hereinafter, embodiments of a droplet discharge head to which the present invention is applied will be described. Here, as an example of a droplet discharge head, a face discharge type inkjet head that discharges ink droplets from nozzle holes provided on the surface of a nozzle substrate will be described. Note that the present invention is not limited to the structure and shape shown in the following drawings, and is similarly applied to an edge discharge type droplet discharge head that discharges ink droplets from nozzle holes provided at the end of the substrate. Can be applied. Moreover, although the actuator is shown by the electrostatic drive system, other drive systems may be used.
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概略構成を示す分解斜視図、図2は、図1に示したインクジェットヘッドの組立状態を示す縦断面図である。なお、図1及び図2では、通常使用される状態とは上下が逆に示されている。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an ink jet head according to
図1、図2において、インクジェットヘッド(液滴吐出ヘッドの一例)10は、従来の一般的な静電駆動方式のインクジェットヘッドのように、ノズル基板、キャビティ基板、電極基板の3つの基板を貼り合わせた3層構造ではなく、ノズル基板1、リザーバ基板2、キャビティ基板3、電極基板4の4つの基板を、この順に貼り合わせた4層構造で構成されている。すなわち、吐出室とリザーバが別々の基板に設けられている。以下、各基板の構成について詳述する。
1 and 2, an ink jet head (an example of a droplet discharge head) 10 is formed by attaching three substrates, a nozzle substrate, a cavity substrate, and an electrode substrate, like a conventional general electrostatic drive type ink jet head. Instead of the combined three-layer structure, a four-layer structure in which the
ノズル基板1は、例えば厚さ約50μmのシリコン材から作製されている。ノズル基板1には多数のノズル孔11が所定のピッチで設けられている。ただし、図1には簡明のため、1列5つのノズル孔11を示してある。また、ノズル列は複数列とすることもある。
各ノズル孔11は、基板面に対し垂直にかつ同軸上に小さい穴の噴射口部分11aと、噴射口部分11aよりも径の大きい導入口部分11bとから構成されている。
The
Each
リザーバ基板2は、例えば厚さ約180μmであって、面方位が(100)のシリコン材から作製されている。このリザーバ基板2には、リザーバ基板2を垂直に貫通し、各ノズル孔11に独立して連通する少し大きい径(導入口部分11bの径と同等もしくはそれよりも大きい径)のノズル連通孔21が設けられている。また、各ノズル連通孔21及び各ノズル孔11に対して、各供給口22を介して連通する共通のリザーバ(共通インク室)23となるリザーバ凹部23aが形成されている。
The
このリザーバ凹部23aは、ノズル基板1との接着面(以下、N面ともいう)側に拡径して開かれた断面ほぼ逆台形状となっている。そしてリザーバ凹部23aの底壁23bのキャビティ基板3側は、リザーバ基板2とキャビティ基板3との接着面(以下、C面ともいう)まで貫通する空間部110となっている。
The
また、リザーバ基板2においてキャビティ基板3との接着面とノズル連通孔21の内周を除くリザーバ基板2のリザーバ凹部形成側の面全体(以下、リザーバ凹部23aの内面全体という)には、樹脂薄膜111が形成されている。この樹脂薄膜111のうち、空間部110に対向する樹脂薄膜部分は、リザーバ凹部23aの底面の一部を構成しており、圧力変動緩衝部であるダイアフラム部100となっている。すなわち、空間部110に対向する部分の樹脂薄膜111は、空間部110とリザーバ凹部23aとの間で空中に浮いた状態となっており、この空間部110によって樹脂薄膜111のたわみが許容されるようになっている。
なお、この樹脂薄膜111はリザーバ基板2の製造過程で成膜によって形成されるもので、例えばパリレンを用いて形成される。
Further, a resin thin film is formed on the entire surface of the
The resin
リザーバ凹部23aの底壁23bには、ダイアフラム部100を回避した位置に、上記の供給口22と、外部からリザーバ23にインクを供給するためのインク供給孔27とが貫通形成されている。
また、リザーバ基板2のC面には、吐出室31の一部を構成する細溝状の第2の凹部28が形成されている。第2の凹部28は、キャビティ基板3を薄くすることによる吐出室31での流路抵抗の増加を防ぐために設けられているが、第2の凹部28は省略することも可能である。
なお、ここでは図示は省略するが、リザーバ基板2のリザーバ凹部23aの内面全体には、樹脂薄膜111の下地として金属薄膜が形成されている。この金属薄膜は、本例では白金膜を用いており、この金属薄膜を樹脂薄膜111の下地に形成しておくことにより、樹脂薄膜111とリザーバ基板2(シリコン表面)との密着性を高めることができるようになっている。
In the
Further, on the C surface of the
Although not shown here, a metal thin film is formed as a base of the resin
リザーバ基板2を貫通するノズル連通孔21は、ノズル基板1のノズル孔11と同軸上に設けられているので、インク滴の吐出の直進性が得られ、そのため吐出特性が格段に向上するものとなる。特に、微小なインク滴を狙い通りに着弾させることができるため、色ずれ等を生じることなく微妙な階調変化を忠実に再現することができ、より鮮明で高品位の画質を実現することができる。
Since the
キャビティ基板3は、例えば厚さ約30μmのシリコン材から作製されている。このキャビティ基板3には、ノズル連通孔21のそれぞれに独立して連通する吐出室31となる第1の凹部33が設けられている。そして、この第1の凹部33と上記の第2の凹部28とで、各吐出室31が区画形成されている。また、吐出室31(第1の凹部33)の底壁が振動板32を構成している。振動板32は、シリコンに高濃度のボロンを拡散することにより形成されるボロン拡散層により構成することができる。振動板32をボロン拡散層とすることにより、ウェットエッチングでのエッチングストップを十分に働かせることができるので、振動板32の厚さや面荒れを精度よく調整することができる。
The
キャビティ基板3の少なくとも下面には、例えばTEOS(Tetraethylorthosilicate Tetraethoxysilane:テトラエトキシシラン、珪酸エチル)を原料としたプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長法)によるSiO2膜からなる絶縁膜が、例えば0.1μmの厚さで形成されている(図示せず)。この絶縁膜は、インクジェットヘッド10の駆動時における絶縁破壊や短絡を防止するために設けられている。キャビティ基板3の上面には、リザーバ基板2と同様のインク保護膜(図示せず)が形成されている。また、キャビティ基板3には、リザーバ基板2のインク供給孔27に連通するインク供給孔35が設けられている。
At least on the lower surface of the
電極基板4は、例えば厚さ約1mmのガラス材から作製されている。なかでも、キャビティ基板3のシリコン材と熱膨張係数の近い硼珪酸系の耐熱硬質ガラスを用いるのが適している。硼珪酸系の耐熱硬質ガラスを用いることにより、電極基板4とキャビティ基板3とを陽極接合する際、両基板の熱膨張係数が近いため、電極基板4とキャビティ基板3との間に生じる応力を低減することができ、その結果、剥離等の問題を生じることなく、電極基板4とキャビティ基板3とを強固に接合することができる。
The
電極基板4には、キャビティ基板3の各振動板32に対向する表面の位置に、それぞれ凹部42が設けられている。各凹部42は、エッチングにより約0.3μmの深さで形成されている。そして、各凹部42の底面には、一般に、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)からなる個別電極41が、例えば0.1μmの厚さでスパッタにより形成されている。したがって、振動板32と個別電極41との間に形成されるエアギャップG(空隙)は、この凹部42の深さ、個別電極41及び振動板32を覆う絶縁膜の厚さにより決まることになる。このエアギャップGは、インクジェットヘッド10の吐出特性に大きく影響する。本実施の形態1の場合、エアギャップGは、0.2μmとなっている。このエアギャップGの開放端部は、エポキシ接着剤等からなる封止材43により気密に封止されている。これにより、異物や湿気等がエアギャップGに侵入するのを防止することができ、インクジェットヘッド10の信頼性を高く保持することができる。
なお、個別電極41の材料はITOに限定するものではなく、IZO(Indium Zinc Oxide)あるいは金、銅等の金属を用いてもよい。しかし、ITOは透明であるので振動板の当接具合の確認が行いやすいことなどの理由から、一般にはITOが用いられている。
The
The material of the
また、個別電極41の端子部41aは、リザーバ基板2及びキャビティ基板3の端部が開口された電極取り出し部44に露出しており、電極取り出し部44において、例えばドライバIC等の駆動制御回路5が搭載されたフレキシブル配線基板(図示せず)が、各個別電極41の端子部41aと、キャビティ基板3の端部に設けられた共通電極36とに接続されている。
Further, the
電極基板4には、インクカートリッジ(図示せず)に接続されるインク供給孔45が設けられている。インク供給孔45は、キャビティ基板3に設けられたインク供給孔35、及びリザーバ基板2に設けられたインク供給孔27を通じて、リザーバ23に連通している。
The
ここで、上記のように構成されたインクジェットヘッド10の動作について説明する。
インクジェットヘッド10には、外部のインクカートリッジ(図示せず)内のインクがインク供給孔45、35、27を通じてリザーバ23内に供給され、さらにインクは個々の供給口22からそれぞれの吐出室31、ノズル連通孔21を経て、ノズル孔11の先端まで満たされている。また、このインクジェットヘッド10の動作を制御するためのドライバIC等の駆動制御回路5が、各個別電極41とキャビティ基板3に設けられた共通電極36との間に接続されている。
Here, the operation of the
したがって、この駆動制御回路5により個別電極41に駆動信号(パルス電圧)を供給すると、個別電極41には駆動制御回路5からパルス電圧が印加され、個別電極41をプラスに帯電させ、一方、これに対応する振動板32はマイナスに帯電する。このとき、個別電極41と振動板32間に静電気力(クーロン力)が発生するため、この静電気力により振動板32は個別電極41側に引き寄せられて撓む。これによって、吐出室31の容積が増大する。次に、パルス電圧をオフにすると、上記静電気力がなくなり、振動板32はその弾性力により元に戻り、その際、吐出室31の容積が急激に減少するため、そのときの圧力により、吐出室31内のインクの一部がノズル連通孔21を通過し、インク滴となってノズル孔11から吐出される。そして、再びパルス電圧が印加され、振動板32が個別電極41側に撓むことにより、インクがリザーバ23から供給口22を通って吐出室31内に補給される。
Therefore, when a drive signal (pulse voltage) is supplied to the
本実施の形態1に係るインクジェットヘッド10によれば、駆動時において、吐出室31の圧力はリザーバ23にも伝達される。このとき、リザーバ23の底壁23bには、樹脂薄膜111を備えたダイアフラム部100が設けられているので、リザーバ23が正圧になると樹脂薄膜111は空間部110の下方へ撓み、逆にリザーバ23が負圧になると樹脂薄膜111は空間部110の上方へ撓むため、リザーバ23内の圧力変動を緩衝することができ、ノズル孔11間の圧力干渉を防止することができる。そのため、駆動ノズル以外の非駆動ノズルからインクが漏れ出たり、駆動ノズルから吐出に必要な吐出量が減少するといったような不具合をなくすことができる。
According to the
また、樹脂薄膜111はリザーバ23の底壁23bに設けられているため、ダイアフラム部100の面積を大きくすることができ、圧力緩衝効果を大きくすることができる。
また、樹脂薄膜111はリザーバ凹部23aの内面全体に形成され、ダイアフラム部100となる樹脂薄膜111部分が、リザーバ23の底壁23bの表面と、供給口22の周壁の一部と、インク供給孔27の周壁の一部とに対して一様に成膜されているため、例えば、図3に示すように空間部110の側面110aに形成するようにした場合に比べて、リザーバ基板2との接触面積が増加して十分な密着性を確保することができるようになっている。
さらに、ダイアフラム部100はリザーバ基板2内に設けられておりC面側はキャビティ基板3によって蓋がされ、外部に露出していないので、樹脂薄膜111を備えたダイアフラム部100を外力から確実に保護することができ、かつ保護カバー等特別な保護部材を全く必要としない。そのため、インクジェットヘッド10の小型化、及びコスト低減が可能となる。
Further, since the resin
The resin
Further, since the
なお、ダイアフラム部100は上記のように広い面積を有するので、空間部110内でも確実に変位(振動)させることができる。また必要に応じて、外部から空間部110に連通する小さい通気孔(図示せず)を、キャビティ基板3または電極基板4に設けてもよい。
In addition, since the
次に、実施の形態1に係るインクジェットヘッド10の製造方法について、図4乃至図10を用いて説明する。なお、以下において示す基板の厚さやエッチング深さ、温度、圧力等の値はあくまでも一例を示すものであり、本発明はこれらの値によって限定されるものではない。
まず、リザーバ基板2の製造方法について図4乃至図6を参照して説明する。
Next, a method for manufacturing the
First, a method for manufacturing the
(a)図4(a)に示すように、面方位(100)、厚さ180μmのシリコン材よりなるリザーバ基材200を用意し、このリザーバ基材200の外面に熱酸化膜201を形成する。
(b)次に、フォトリソグラフィー法により、図4(b)に示すように、キャビティ基板3と接着する側の面(C面)に、ノズル連通孔21、第2の凹部28、供給口22、ダイアフラム部100、インク供給孔27になる部分の外縁のそれぞれ21a、28a、22a、100a、27aをパターニングする。このとき、C面における各部分21a、28a、22a、100a、27aの熱酸化膜201の残し膜厚が、次の関係になるようにエッチングする。
ノズル連通孔21になる部分の外縁21a=0<供給口22になる部分22a=インク供給孔27になる部分27a<第2の凹部28になる部分28a=ダイアフラム部100になる部分100a
(A) As shown in FIG. 4A, a
(B) Next, as shown in FIG. 4B, the
The
(c)次に、図4(c)に示すように、C面のノズル連通孔21になる部分21aを、ICPで150μm程、ドライエッチングする。
(d)次に、図4(d)に示すように、熱酸化膜201を適量エッチングして、供給口22になる部分22a、インク供給孔27になる部分の外縁27aを開口させ、そののち、ICPで15μm程、ドライエッチングする。
(C) Next, as shown in FIG. 4C, the
(D) Next, as shown in FIG. 4D, the
(e)次に、図4(e)に示すように、熱酸化膜201を適量エッチングして、第2の凹部28になる部分28a及びダイアフラム部100になる部分100aを開口させ、そののちICPで25μm程、ドライエッチングする。この際、ノズル連通孔21になる部分21aもドライエッチングされて、N面にまで貫通する。
(f)そして、熱酸化膜201を除去した後に、図4(f)に示すように、再度、熱酸化膜201を1.0μm形成し、ノズル基板1と接着する側の面(N面)に、リザーバ凹部23aになる部分230をフォトリソグラフィー法で開口する。
(E) Next, as shown in FIG. 4E, the
(F) Then, after removing the
(g)次に、図5(g)に示すように、KOHで150μm程、ウェットエッチングしてリザーバ凹部23aを形成する。ここで、インク供給孔27になる部分のシリコン部材200aは外縁27aによりシリコン基材(リザーバ基材)200から分離された状態になる。
(h)熱酸化膜201を除去した後に、図5(h)に示すように、再度、熱酸化膜201aを0.2μm形成する。
(i)C面に、ダイアフラム部100になる部分100aのみが開口した金属製もしくはシリコン製マスク202を被せてドライエッチングを行い、ダイアフラム部100になる部分100aの熱酸化膜201aを除去する。
(G) Next, as shown in FIG. 5G, the
(H) After removing the
(I) The C surface is covered with a metal or
(j)そして、リザーバ基材200のC面全体を保護フィルム203で保護するとともに、リザーバ凹部23aの開口部よりも小さい開口204aを有する保護フィルム(マスク部材)204でリザーバ基材200のN面を保護した状態で、リザーバ凹部23aの内面全体に白金膜205を0.1μm成膜する。
ここで、保護フィルム204の開口204aをリザーバ凹部23aの開口部よりも小さく形成したのは、仮に保護フィルム204のリザーバ基材200に対するアライメントにズレが生じたとしても、リザーバ基材200のノズル基板1との接着面(N面)を確実に保護フィルム204で保護して接着面に樹脂薄膜111が成膜されるのを確実に防止するためである。これは、リザーバ基材200のノズル基板1との接着面に樹脂薄膜111が成膜されるとノズル基板1との十分な接着強度が得られず、剥がれる原因となるためである。
(k)C面の保護フィルム203を新たな保護フィルム206に交換(供給口22及びインク供給孔27の白金膜205を除去するため)し、その状態で真空チャンバー内にセットし、表面全体にパリレンからなる樹脂薄膜111を1.0μm成膜する。このパリレンは、ジパラキシリレン(ダイマー)を昇華させて熱分解することにより成膜される。ここで、このパリレンは、シリコン薄膜に比べて柔らかい性質があるため、当該部分を例えばシリコン薄膜で形成した場合に比べて100倍から1000倍の圧力吸収効果を発揮することができる。
このように、樹脂薄膜111はリザーバ基板2の製造過程において成膜によって形成される。
(J) Then, the entire C surface of the
Here, the
(K) The C-side
Thus, the resin
(l)そして、N面及びC面の保護フィルム204,206を剥離する。ここで、樹脂薄膜111は、下地膜として形成された白金膜25の作用によりリザーバ凹部23aの表面に対して密着性高く成膜されているため、保護フィルム204を剥離する際にリザーバ凹部23aの内面部分の樹脂薄膜111も一緒に剥がれるといった不都合が生じないようになっている。そして、C面側より酸素プラズマで供給口22及びインク供給孔27の樹脂薄膜111を除去し、N面側から酸素プラズマでパリレンが除去されない程度に表面を親水化処理する。
(m)C面からSF6プラズマで空間部110になる部分のシリコンを除去する。その結果、樹脂薄膜111が露出し、ダイアフラム部100が完成する。
以上によりリザーバ基板2が作製される。
(L) Then, the N-side and C-side
(M) The silicon portion of the
Thus, the
次に、電極基板4とキャビティ基板3の製造工程について図7乃至図9を参照して説明し、インクジェットヘッドの完成までの製造工程について図10を参照して説明する。
Next, the manufacturing process of the
まず、電極基板4は、以下のようにして製造される。
(a)図7(a)に示すように、硼珪酸ガラス等からなる厚さ約1mmのガラス基材400に、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42を形成する。なお、この凹部42は個別電極41の形状より少し大きめの溝状のものであり、個別電極41ごとに複数形成される。
そして、凹部42の内部に、スパッタとパターニングにより、ITO(Indium Tin Oxide)からなる個別電極41を形成する。
その後、ブラスト等によってインク供給孔45になる部分45aを形成することにより、電極基板4が作製される。
First, the
(A) As shown in FIG. 7A, a
Then, an
Thereafter, the
(b)次に、図7(b)に示すように、厚さ約220μmで電極基板4と接合するE面に所要の厚さのボロンドープ層(図示せず)を形成してあるシリコン材よりなるキャビティ基材300を用意し、このキャビティ基材300のE面に、例えばTEOSを原料としたプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)によって、厚さ0.1μmの酸化膜からなる絶縁膜34を成膜する。絶縁膜34の成膜は、例えば、温度360℃、高周波出力250W、圧力66.7Pa(0.5Torr)、ガス流量はTEOS流量100cm3/min(100sccm)、酸素流量1000cm3/min(1000sccm)の条件で行う。また、キャビティ基材300は、所要の厚さのボロンドープ層(図示せず)を有するものを用いるのが望ましい。
(B) Next, as shown in FIG. 7B, from a silicon material in which a boron-doped layer (not shown) having a required thickness is formed on the E surface to be joined to the
(c)次に、キャビティ基材300(図7(b))と、個別電極41が作製された電極基板4(図7(a))とを、図7(c)に示すように、絶縁膜34を介して陽極接合する。陽極接合は、キャビティ基材300と電極基板4を360℃に加熱した後、電極基板4に負極、キャビティ基材300に正極を接続して、800Vの電圧を印加して陽極接合する。
(C) Next, as shown in FIG. 7 (c), the cavity base material 300 (FIG. 7 (b)) and the electrode substrate 4 (FIG. 7 (a)) on which the
(d)次に、図7(d)に示すように、陽極接合された上記キャビティ基材300の表面を、バックグラインダーや、ポリッシャーによって研削加工し、さらに水酸化カリウム水溶液で表面を10〜20μmエッチングして加工変質層を除去し、厚さが30μmになるまで薄くする。
(D) Next, as shown in FIG. 7 (d), the surface of the
(e)次に、図8(e)に示すように、薄板化されたキャビティ基材300の表面に、エッチングマスクとなるTEOS酸化膜301を、プラズマCVDによって厚さ約1.0μmで成膜する。
(E) Next, as shown in FIG. 8E, a
(f)そして、TEOS酸化膜301の表面上にレジスト(図示せず)をコーティングし、フォトリソグラフィーによってレジストをパターニングし、TEOS酸化膜301をエッチングすることにより、図8(f)に示すように、吐出室31の第1の凹部33、インク供給孔35、及び電極取り出し部44になる部分33a、35a、44aを開口する。そして、開口後にレジストを剥離する。
(F) Then, a resist (not shown) is coated on the surface of the
(g)次に、図8(g)に示すように、この陽極接合済みの基材を水酸化カリウム水溶液でエッチングすることにより、薄板化されたキャビティ基材300に、吐出室31の第1の凹部33になる部分33aと、インク供給孔35となる貫通孔35aを形成する。このとき、電極取り出し部44になる部分44aはボロンドープ層が形成されているため、振動板32になる部分32aと同じ厚さで残留する。また、貫通孔35aにもボロンドープ層が形成されているが、インク供給孔45から侵入する水酸化カリウム水溶液にも曝露されているため、エッチング中に消滅する。
(G) Next, as shown in FIG. 8G, the first substrate of the
なお、このエッチング工程では、最初は、濃度35wt%の水酸化カリウム水溶液を用いて、キャビティ基材300の残りの厚さが例えば5μmになるまでエッチングを行い、ついで、濃度3wt%の水酸化カリウム水溶液に切り替えてエッチングを行う。これにより、エッチングストップが十分に働くため、振動板32になる部分32aの面荒れを防ぎ、かつその厚さを0.80±0.05μmと、高精度の厚さに形成することができる。エッチングストップとは、エッチング面から発生する気泡が停止した状態と定義し、実際のウェットエッチングにおいては、気泡の発生の停止をもってエッチングがストップしたものと判断する。
In this etching step, first, etching is performed using a 35 wt% potassium hydroxide aqueous solution until the remaining thickness of the
(h)キャビティ基材300のエッチングが終了した後に、図8(h)に示すように、フッ酸水溶液でエッチングすることにより、キャビティ基材300の上面に形成されているTEOS酸化膜301を除去する。
(H) After the etching of the
(i)次に、キャビティ基材300の第1の凹部33になる部分33aの表面に、図9(i)に示すように、プラズマCVDによりTEOS膜からなるインク保護膜37を、厚さ0.1μmで形成する。
(I) Next, as shown in FIG. 9I, an ink
(j)その後、図9(j)に示すように、RIE(Reactive Ion Etching)等によって電極取り出し部44になる部分44aを開口する。また、振動板32と個別電極41の間のエアギャップGの開放端部を、エポキシ樹脂等の封止材43で気密に封止する。また、Pt(白金)等の金属電極からなる共通電極36が、スパッタにより、キャビティ基材300の表面の端部に形成される。
以上により、電極基板4に接合した状態のキャビティ基材300からキャビティ基板3が作製される。
(J) Thereafter, as shown in FIG. 9J, a
As described above, the
(k)そして、図10(k)に示すように、このキャビティ基板3に、前述のようにノズル連通孔21、供給口22、リザーバ凹部23a、ダイアフラム部100等が作製されたリザーバ基板2を接着剤により接着する。
(K) Then, as shown in FIG. 10 (k), the
(l)最後に、図10(l)に示すように、予めノズル孔11が形成されたノズル基板1を、リザーバ基板2上に接着剤により接着する。
(m)そして、図10(m)に示すように、ダイシングにより個々のヘッドに分離すれば、図2に示したインクジェットヘッド10の本体部が作製される。
(L) Finally, as shown in FIG. 10 (l), the
(M) Then, as shown in FIG. 10 (m), when the individual heads are separated by dicing, the main body of the
以上のように、実施の形態1に係るインクジェットヘッドは、ダイアフラム部100と吐出室31とを別々の基板(リザーバ基板2とキャビティ基板3)に設けたので、リザーバ23の体積を確保することができる。このため、ノズル孔11の高密度化が可能であるとともに、リザーバ23のコンプライアンスを低減してリザーバ23内での圧力変動を抑制することができる。したがって、インク吐出時に発生するノズル間の圧力干渉を防止することができ、良好な吐出特性を得ることができる。
As described above, the inkjet head according to
また、リザーバ基板2の内部にダイアフラム部100を設けてダイアフラム部100がヘッドチップに内包される構造としたため、直接外力が加わることはなく、ダイアフラム部100を薄くすることができ、かつ保護カバー等のような特別の保護部材を必要とせず、ヘッドユニットの外力に対する強度を向上することができる。
Further, since the
また、リザーバ基板2のダイアフラム部100がリザーバ23の底面に位置するので、リザーバ23の底部全面をダイアフラムにすることでダイアフラム部100の面積を大きくすることができ、ダイアフラム部100の圧力緩衝効果を大きくすることができる。
In addition, since the
また、ダイアフラム部100は、樹脂薄膜111を成膜することにより形成したので、ダイアフラム部100をウエハーに一括で形成できて生産性が良い。
Moreover, since the
また、ダイアフラム部100の形成に際しては、リザーバ基板2のN面側を開口204aを有する保護フィルム204で保護した状態で樹脂薄膜111を成膜し、そして、その保護フィルム204を剥がすことにより形成するものであるので、言い換えれば、リザーバ凹部23aの内面全体に成膜した樹脂薄膜111の一部をダイアフラム部100としてそのまま利用するため、樹脂薄膜111を部分的に除去したり、樹脂薄膜111を部分的に成膜したりする工程が不要であるため、製造工程が簡単で、歩留まりと生産性を向上させることができる。
Further, when forming the
また、ダイアフラム部100が変形するための空間部110をリザーバ23の形成面と反対側の面をエッチングにより掘り込んで形成したものであるので、空間部110を設けるに際し、キャビティ基板3もしくはノズル基板1に加工する必要がなく、キャビティ基板3もしくはノズル基板1の設計及び加工に対する影響を与えることがない。
Further, since the
また、樹脂薄膜111にパリレンを用いたので、微小欠陥が無く被覆性に優れ、また、耐熱性、耐薬品性及び耐透湿性が高い樹脂薄膜を構成することができる。また、ダイアフラム部100の薄膜部分を例えばシリコン薄膜で形成する場合に比べ、100倍から1000倍の圧力吸収効果を発揮することができる。
In addition, since parylene is used for the resin
また、樹脂薄膜111を成膜する際にN面を保護する保護フィルム204を、その開口204aがリザーバ凹部23aの開口部よりも小さいものとしたので、仮に保護フィルム204のリザーバ基板2に対するアライメントにズレが生じたとしても、リザーバ基板2のノズル基板1との接着面(N面)を確実に保護フィルム204で保護することができ、接着面に樹脂薄膜111が成膜されるのを確実に防止することができる。これにより、リザーバ基板2とノズル基板1との接着強度を確保することができる。また、リザーバ基板2のC面側も同様に保護フィルム206で保護するようにしたので、リザーバ基板2とキャビティ基板3との接着強度を確保することができる。
In addition, since the
また、樹脂薄膜111の成膜に先だって白金膜205を下地膜として成膜するようにしたので、樹脂薄膜111とシリコン表面との密着性を高くすることができる。
In addition, since the
また、樹脂薄膜111の表面を酸素プラズマで親水化処理するようにしたので、液滴流路の親水性を容易に確保することができる。
In addition, since the surface of the resin
また、ダイアフラム部100を形成する際のシリコンのドライエッチングにはSF6プラズマを用いるようにしたので、樹脂薄膜111に与えるダメージを最小限に抑えてシリコンのドライエッチングを行うことができる。
Further, since SF6 plasma is used for dry etching of silicon when forming the
また、空間部110を、リザーバ基板2のキャビティ基板3との接着面側に設けた構造としたので、換言すれば、吐出室31とリザーバ23とをリザーバ基板2において互いに反対側の面に形成した構造としたので、リザーバ23をキャビティ基板3の吐出室31と立体的にオーバラップさせてヘッド面積を小型化することができる。
In addition, since the
実施の形態2.
図11は本発明の実施の形態2に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図、図12は図11に示したインクジェットヘッドの組立状態を示す縦断面図である。なお、実施の形態1と同一部分には同じ符号を付し説明を省略する。
実施の形態2に係るインクジェットヘッド10は、リザーバ基板2に設けたダイアフラム部100を、実施の形態1とは逆に、ノズル基板1との接着面側(N面側)に設けたものである。
11 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the inkjet head according to
In the
本実施の形態2では、リザーバ基板2以外のノズル基板1、キャビティ基板3及び電極基板4は、実施の形態1と同じ構成である。実施の形態2のリザーバ基板2には、ノズル基板1のノズル孔11に連通する円筒状のノズル連通孔21が同様に形成されている。また、実施の形態1では、各吐出室31の一部を構成する第2の凹部28と、リザーバ23となるリザーバ凹部23aとがリザーバ基板2において互いに反対面に形成されていたが、本実施の形態2では同一面(C面)に形成されている。そして、リザーバ基板2のC面には更に、第2の凹部28とリザーバ凹部23aとを連通する細溝状の供給口220が形成されている。また、キャビティ基板3に設けられたインク供給孔35は、リザーバ凹部23aの開口面に開口している。
In the second embodiment, the
リザーバ基板2のリザーバ凹部23aは、キャビティ基板3との接着面(C面)側に拡径して開かれた断面ほぼ台形状となっている。そしてリザーバ凹部23aの上部(N面側)には、直方体状の空間部110が形成されている。そして、この空間部110に樹脂薄膜111を形成して、圧力変動緩衝部であるダイアフラム部100を構成している。
The
ここで、樹脂薄膜111は、空間部110のC面側に加え、第2の凹部28、供給口220及びリザーバ凹部23aの内面に形成されている。そして、空間部110に対向する部分の樹脂薄膜111は、空間部110とリザーバ凹部23aとの間で空中に浮いた状態となっており、この空間部110によって樹脂薄膜111のたわみが許容されるようになっている。
なお、この樹脂薄膜111は上記実施の形態1と同様に、例えばパリレンを用いて形成される。
また、上記実施の形態1と同様に、樹脂薄膜111は、リザーバ基板2において他の基板との接着面となる面(ここではC面)には形成されないようになっており、キャビティ基板3との接着強度が確保されるようになっている。
Here, the resin
The resin
Similarly to the first embodiment, the resin
本実施の形態2に係るインクジェットヘッド10は、その駆動時において、リザーバ23のN面側に設けられたダイアフラム部100の樹脂薄膜111が大きな面積を有して上下方向に振動するので、実施の形態1と同様の効果があり、ノズル孔11間の圧力干渉を防止することができる。
また、ダイアフラム部100はリザーバ基板2の内部に形成されておりN面側はノズル基板1によって蓋がされ、外部に露出していないので、樹脂薄膜111を備えたダイアフラム部100を外力から確実に保護することができ、かつ保護カバー等特別な保護部材を全く必要としない。そのため、インクジェットヘッド10の小型化、及びコスト低減が可能となる。
When the
Further, since the
次に、実施の形態2に係るインクジェットヘッドの製造のために使用するリザーバ基板の製造方法を、図13、図14を用いて説明する。
(a)まず、図13(a)に示すように、面方位(100)、厚さ180μmのシリコン材よりなるリザーバ基材200を用意し、このリザーバ基材200の外面に熱酸化膜201を1.0μm形成する。
(b)次に、図13(b)に示すように、フォトリソグラフィー法により、C面にノズル連通孔21になる部分21aを開口する。
(c)次に、図13(c)に示すように、C面のノズル連通孔21になる部分21aを、ICPで貫通するまでドライエッチングする。
Next, a method for manufacturing a reservoir substrate used for manufacturing the ink jet head according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
(A) First, as shown in FIG. 13A, a
(B) Next, as shown in FIG. 13B, a
(C) Next, as shown in FIG. 13C, dry etching is performed until the
(d)次に、熱酸化膜201を剥離し、その後、図13(d)に示すように、再度、熱酸化膜201を形成する。そして、C面にそれぞれリザーバ凹部23aと供給口220と第2の凹部28とになる部分230、22a、28aをパターニングする。ただし、エッチング深さに応じて、パターン幅が次の関係になるようにする。
リザーバ凹部23aになる部分230>第2の凹部28になる部分28a>供給口220になる部分22a
(D) Next, the
The
(e)次に、図14(e)に示すように、KOHによるウェットエッチングで、C面を150μmエッチングしてリザーバ凹部23aを形成する。その際、供給口220と第2の凹部28も同時に形成されるが、それぞれの熱酸化膜201によるパターン部分の開口幅に応じた深さでエッチングがストップする。各部の深さは、以下の関係に形成される。
リザーバ凹部23a>第2の凹部28>供給口220
(f)次に、熱酸化膜201を剥離し、その後、図14(f)に示すように、再度熱酸化膜201aを形成し、N面に、ダイアフラム部100になる部分100aのみが開口した金属製もしくはシリコン製マスク202を被せてドライエッチングを行い、ダイアフラム部100になる部分100aの熱酸化膜201aを除去する。
(E) Next, as shown in FIG. 14E, the
(F) Next, the
(g)そして、図14(g)に示すようにリザーバ基材200のN面全体を保護フィルム203でマスキングするとともに、第2の凹部28、供給口220及びリザーバ凹部23aの開口部よりも小さい開口204aを有する保護フィルム204でリザーバ基材200のC面を保護した状態で、第2の凹部28、供給口220及びリザーバ凹部23aの内面全体に白金膜205を0.1μm成膜する。
(h)N面及びC面を保護フィルム203,204で保護したまま、パリレンからなる樹脂薄膜111を1.0μm成膜する。パリレンの成膜は、上記実施の形態1で説明した方法と同様に、リザーバ基材200に保護フィルム203,204を装着した状態で真空チャンバー内にセットし、ジパラキシリレン(ダイマー)を昇華させて熱分解することで表面全体に堆積させて成膜する。
このように、樹脂薄膜111はリザーバ基板2の製造過程において成膜によって形成される。
(G) Then, as shown in FIG. 14 (g), the entire N surface of the
(H) The resin
Thus, the resin
(i)次に、図14(i)に示すように、N面及びC面の保護フィルム203,204を剥離する。このとき、実施の形態1と同様に、樹脂薄膜111は、白金膜25の作用により第2の凹部28、供給口220及びリザーバ凹部23aの表面に対して密着性高く成膜されているため、C面側の保護フィルム204を剥離する際に樹脂薄膜111も一緒に剥がれるといった不都合が生じないようになっている。そして、C面側から酸素プラズマでパリレンが除去されない程度に表面を親水化処理する。
(j)N面からSF6プラズマで空間部110になる部分のシリコンを除去する。その結果、樹脂薄膜111が露出し、ダイアフラム部100が完成する。
以上によりリザーバ基板2が作製される。
(I) Next, as shown in FIG. 14 (i), the
(J) The silicon portion of the
Thus, the
そして、上記のように作製されたリザーバ基板2を用いて、実施の形態1の図7乃至図10で説明したように製造すれば、実施の形態2に係るインクジェットヘッド10を製造することができる。
If the
実施の形態2に係るインクジェットヘッド10は、実施の形態1とほぼ同様の効果が得られるとともに、ダイアフラム部100が変形するための空間部110をノズル基板1との接着面側に設けた構造としたので、換言すれば、リザーバ23やその他の各部をリザーバ基板2において同一面側に形成した構造としたので、リザーバ基板2の全ての加工をキャビティ基板3側からの片面加工で完了させることができ、歩留まりと生産性を向上することができる。
The
実施の形態3.
本実施の形態3は、図2に示した構造において、樹脂薄膜の下地となる白金膜とリザーバ基材との密着性を向上させるようにしたものである。実施の形態3は、実施の形態1のリザーバ基板の製造方法を一部異ならせたもので、それ以外は実施の形態1と同様であるため、ここでは、リザーバ基板の製造方法を中心に説明し、その他の説明は省略する。
In the third embodiment, in the structure shown in FIG. 2, the adhesion between the platinum film serving as the base of the resin thin film and the reservoir base material is improved. In the third embodiment, the method for manufacturing the reservoir substrate of the first embodiment is partially different, and the rest is the same as in the first embodiment. Therefore, here, the method for manufacturing the reservoir substrate will be mainly described. Other explanations are omitted.
以下、実施の形態3のリザーバ基板の製造方法を図15〜図17を用いて説明する。
(a)面方位(100)、厚さ180μmのシリコン材よりなるリザーバ基材200を用意し、このリザーバ基材200の外面に熱酸化膜201を形成する。
(b)次に、フォトリソグラフィー法により、キャビティ基板3と接着する側の面(C面)に、ノズル連通孔21、第2の凹部28、供給口22、ダイアフラム部100、インク供給孔27になる部分の外縁のそれぞれ21a、28a、22a、100a、27aをパターニングする。このとき、C面における各部分21a、28a、22a、100a、27aの熱酸化膜201の残し膜厚が、次の関係になるようにエッチングする。
ノズル連通孔21になる部分の外縁21a=0<供給口22になる部分22a=インク供給孔27になる部分27a<第2の凹部28になる部分28a=ダイアフラム部100になる部分100a
Hereinafter, a method for manufacturing the reservoir substrate according to the third embodiment will be described with reference to FIGS.
(A) A
(B) Next, the
The
(c)次に、C面のノズル連通孔21になる部分21aを、ICPで150μm程、異方性ドライエッチングする。
(d)次に、熱酸化膜201を適量エッチングして、供給口22になる部分22a、インク供給孔27になる部分の外縁27aを開口させ、そののち、ICPで15μm程、異方性ドライエッチングする。
(C) Next, anisotropic dry etching is performed on the
(D) Next, an appropriate amount of the
(e)次に、熱酸化膜201を適量エッチングして、第2の凹部28になる部分28a及びダイアフラム部100になる部分100aを開口させ、そののちICPで25μm程、異方性ドライエッチングする。この際、ノズル連通孔21になる部分21aもドライエッチングされて、N面にまで貫通する。
(f)そして、熱酸化膜201を除去した後に、図15(f)に示すように、再度、熱酸化膜201を1.0μm形成し、ノズル基板1と接着する側の面(N面)に、リザーバ凹部23aになる部分230をフォトリソグラフィー法で開口する。
(E) Next, an appropriate amount of the
(F) Then, after removing the
(g)次に、KOHで150μm程、ウェットエッチングしてリザーバ凹部23aを形成する。ここで、インク供給孔27になる部分のシリコン部材200aは外縁27aによりシリコン基材(リザーバ基材)200から分離された状態になる。
(h)熱酸化膜201を除去した後に、再度、熱酸化膜(インク保護膜)201aを0.2μm形成する。
(i)C面に、ダイアフラム部100になる部分100aのみが開口した金属製もしくはシリコン製マスク202を被せて異方性ドライエッチングを行い、ダイアフラム部100になる部分100aの熱酸化膜201aを除去する。
(G) Next, the
(H) After removing the
(I) Covering the C surface with a metal or
(j)N面に、金属製もしくはシリコン製マスク(マスク部材)210を被せて異方性ドライエッチングを行い、リザーバ凹部23aの熱酸化膜201aを除去する。
(k)N面のマスク210はそのままで、N面よりリザーバ凹部23a全面に白金膜205をスパッタで0.1μm形成する。
このように、白金膜205の成膜部分に対応する部分の熱酸化膜201aを除去してリザーバ基材200の表面を露出させ、その露出部分に白金膜205を形成することにより、白金膜205とリザーバ基材200との密着性を高めることが可能となっている。
(J) The N surface is covered with a metal or silicon mask (mask member) 210 and anisotropic dry etching is performed to remove the
(K) The
In this way, the portion of the
(l)そして、N面のマスク210を、リザーバ凹部23aの開口部よりも小さい開口204aを有するパリレン成膜用の保護フィルム(マスク部材)204に交換し、C面にも保護フィルム206でマスキングを施す。そして、このようにN面及びC面を保護フィルム204,206で保護したまま、表面全体にパリレンからなる樹脂薄膜111を1.0μm形成する。パリレンの成膜は、上記実施の形態1で説明した方法と同様に、リザーバ基材200に保護フィルム204,206を装着した状態で真空チャンバー内にセットし、ジパラキシリレン(ダイマー)を昇華させて熱分解することで表面全体に堆積させて成膜する。
ここで、保護フィルム204の開口204aをリザーバ凹部23aの開口部よりも小さく形成した理由は、上記実施の形態1と同様である。
このように、樹脂薄膜111はリザーバ基板2の製造過程において成膜によって形成される。
(L) Then, the
Here, the reason why the
Thus, the resin
(m)そして、N面及びC面の保護フィルム204,206を剥離する。ここで、樹脂薄膜111は、下地膜として形成された白金膜25の作用によりリザーバ凹部23aの表面に対して密着性高く成膜されているため、保護フィルム204を剥離する際にリザーバ凹部23aの内面部分の樹脂薄膜111も一緒に剥がれるといった不都合が生じないようになっている。そして、C面側より酸素プラズマで供給口22及びインク供給孔27の樹脂薄膜111を除去し、N面側から酸素プラズマでパリレンが除去されない程度に表面を親水化処理する。
(n)C面からSF6プラズマで空間部110になる部分のシリコンを除去する。その結果、樹脂薄膜111が露出し、ダイアフラム部100が完成する。
以上によりリザーバ基板2が作製される。
(M) Then, the
(N) The portion of silicon that becomes the
Thus, the
このように実施の形態3によれば、リザーバ基板2の製造に際し、樹脂薄膜111の下地となる白金膜205を形成する前に、白金膜成膜領域(すなわち、リザーバ凹部23aの内面全体)の熱酸化膜(インク保護膜)201aを選択的に除去してリザーバ基材200の表面を露出させ、リザーバ基材200の表面に直接、白金膜205を形成するようにしたので、白金膜205とリザーバ基材200との密着性を向上させることが可能となる。その結果、樹脂薄膜111とリザーバ基材200表面との密着性を更に向上することができ、(m)工程で保護フィルム204を剥離する際にリザーバ凹部23aの内面部分の樹脂薄膜111も一緒に剥がれるといった不都合を確実に防止することが可能となる。
As described above, according to the third embodiment, when the
また、リザーバ凹部23aの熱酸化膜201aを選択的に除去する際には、マスク210を介して異方性ドライエッチングを行うため、リザーバ基材200の全面に形成された熱酸化膜(インク保護膜)201aのうち、リザーバ凹部23a内の熱酸化膜201aのみを容易かつ確実に除去することができる。なお、凹凸部に形成された膜を選択的に除去する場合、レジストコートや露光が困難になるため、フォトリソグラフィーを行った後にウェットエッチングを行うという工程を用いるのは非常に難しい。
Further, when the
実施の形態4.
本実施の形態4は、図12に示した構造において、樹脂薄膜の下地となる白金膜とリザーバ基材との密着性を向上させるようにしたものである。実施の形態4は、実施の形態2のリザーバ基板の製造方法を一部異ならせたもので、それ以外は実施の形態2と同様であるため、ここでは、リザーバ基板の製造方法を中心に説明し、その他の説明は省略する。
In the fourth embodiment, in the structure shown in FIG. 12, the adhesion between the platinum film serving as the base of the resin thin film and the reservoir base material is improved. In the fourth embodiment, the method for manufacturing the reservoir substrate according to the second embodiment is partially different, and the rest is the same as in the second embodiment. Therefore, here, the method for manufacturing the reservoir substrate will be mainly described. Other explanations are omitted.
以下、実施の形態4のリザーバ基板の製造方法を図18、図19を用いて説明する。
(a)まず、面方位(100)、厚さ180μmのシリコン材よりなるリザーバ基材200を用意し、このリザーバ基材200の外面に熱酸化膜201を1.0μm形成する。
(b)次に、フォトリソグラフィー法により、C面にノズル連通孔21になる部分21aを開口する。
(c)次に、C面のノズル連通孔21になる部分21aを、ICPで貫通するまで異方性ドライエッチングする。
Hereinafter, a method for manufacturing the reservoir substrate according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS.
(A) First, a
(B) Next, a
(C) Next, anisotropic dry etching is performed until the
(d)次に、熱酸化膜201を剥離し、その後、図18(d)に示すように、再度、熱酸化膜201を形成する。そして、C面にそれぞれリザーバ凹部23aと供給口220と第2の凹部28とになる部分230、22a、28aをパターニングする。ただし、エッチング深さに応じて、パターン幅が次の関係になるようにする。
リザーバ凹部23aになる部分230>第2の凹部28になる部分28a>供給口220になる部分22a
(D) Next, the
The
(e)次に、KOHによるウェットエッチングで、C面を150μmエッチングしてリザーバ凹部23aを形成する。その際、供給口220と第2の凹部28も同時に形成されるが、それぞれの熱酸化膜201によるパターン部分の開口幅に応じた深さでエッチングがストップする。各部の深さは、以下の関係に形成される。
リザーバ凹部23a>第2の凹部28>供給口220
(f)次に、熱酸化膜201を剥離し、その後、図19(f)に示すように、再度熱酸化膜(インク保護膜)201aを0.2μm形成し、N面に、ダイアフラム部100になる部分100aのみが開口した金属製もしくはシリコン製マスク202を被せてドライエッチングを行い、ダイアフラム部100になる部分100aの熱酸化膜201aを除去する。
(E) Next, the
(F) Next, the
(g)そして、C面に、金属製もしくはシリコン製マスク(マスク部材)210を被せて異方性ドライエッチングを行い、リザーバ凹部23a、第2の凹部28及び供給口220の熱酸化膜201aを除去する。
(h)C面のマスク210はそのままで、C面よりリザーバ凹部23a、第2の凹部28及び供給口220に白金膜205をスパッタで0.1μm形成する。
このように、白金膜205の成膜部分に対応する部分の熱酸化膜201aを除去してリザーバ基材200の表面を露出させ、その露出部分に白金膜205を形成することにより、白金膜205とリザーバ基材200との密着性を高めることが可能となっている。
(G) An anisotropic dry etching is performed by covering the C surface with a metal or silicon mask (mask member) 210, and the
(H) The
In this way, the portion of the
(i)そして、C面のマスク210を、第2の凹部28、供給口220及びリザーバ凹部23aの開口部よりも小さい開口204aを有するパリレン成膜用の保護フィルム(マスク部材)204に交換し、N面にも保護フィルム203でマスキングを施す。そして、このようにN面及びC面を保護フィルム203,204で保護したまま、表面全体にパリレンからなる樹脂薄膜111を1.0μm形成する。パリレンの成膜は、上記実施の形態1で説明した方法と同様に、リザーバ基材200に保護フィルム203,204を装着した状態で真空チャンバー内にセットし、ジパラキシリレン(ダイマー)を昇華させて熱分解することで表面全体に堆積させて成膜する。
このように、樹脂薄膜111はリザーバ基板2の製造過程において成膜によって形成される。
(I) Then, the C-
Thus, the resin
(j)次に、N面及びC面の保護フィルム203,204を剥離する。このとき、樹脂薄膜111は、白金膜25の作用により第2の凹部28、供給口220及びリザーバ凹部23aの表面に対して密着性高く成膜されているため、C面側の保護フィルム204を剥離する際に樹脂薄膜111も一緒に剥がれるといった不都合が生じないようになっている。そして、C面側から酸素プラズマでパリレンが除去されない程度に表面を親水化処理する。
(k)N面からSF6プラズマで空間部110になる部分のシリコンを除去する。その結果、樹脂薄膜111が露出し、ダイアフラム部100が完成する。
以上によりリザーバ基板2が作製される。
(J) Next, the
(K) The portion of silicon that becomes the
Thus, the
このように実施の形態4によれば、リザーバ基板2の製造に際し、下地となる白金膜205を形成する前に、白金膜成膜領域(すなわち、リザーバ凹部23a、第2の凹部28及び供給口220)の熱酸化膜(インク保護膜)201aを選択的に除去してリザーバ基材200の表面を露出させ、リザーバ基材200の表面に直接、白金膜205を形成するようにしたので、白金膜205とリザーバ基材200との密着性を向上させることが可能となる。その結果、パリレンとリザーバ基材200表面との密着性を更に向上することができ、(j)工程で保護フィルム204を剥離する際にリザーバ凹部23aの内面部分の樹脂薄膜111も一緒に剥がれるといった不都合を確実に防止することが可能となる。
As described above, according to the fourth embodiment, when the
また、リザーバ凹部23aの熱酸化膜201aを選択的に除去する際には、マスク210を介して異方性ドライエッチングを行うため、リザーバ基材200の全面に形成された熱酸化膜(インク保護膜)201aのうち、必要箇所(リザーバ凹部23a、第2の凹部28及び供給口220)の熱酸化膜201aのみを容易かつ確実に除去することができる。なお、凹凸部に形成された膜を選択的に除去する場合、レジストコートや露光が困難になるため、フォトリソグラフィーを行った後にウェットエッチングを行うという工程を用いるのは非常に難しい。
Further, when the
なお、上記各実施の形態では、樹脂薄膜111としてパリレンを用いた例を示したが、他に例えばサイトップ(旭硝子(株)の登録商標)を用いてもよい。
In each of the above embodiments, parylene is used as the resin
上記の実施形態1〜4では、静電駆動方式のインクジェットヘッド及びその製造方法について述べたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものでなく、本発明の技術思想の範囲内で種々変更することができる。例えば、静電駆動方式以外の駆動方式によるインクジェットヘッドについても、本発明を適用することができる。圧電方式の場合は、電極基板に代えて、圧電素子を各吐出室の底部に接着すればよく、バブル方式の場合は各吐出室の内部に発熱素子を設ければよい。また、上記各実施の形態に係るインクジェットヘッド10は、図20に示される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)など、様々な用途の液滴吐出装置に適用することができる。また、上記実施の形態1及び2のインクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)を備えた液滴吐出装置は、液滴吐出時に発生するノズル間の圧力干渉を防止して吐出特性が良好な液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置とすることができる。
In the first to fourth embodiments described above, the electrostatic drive type inkjet head and the manufacturing method thereof have been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. Can be changed. For example, the present invention can be applied to an ink jet head using a driving method other than the electrostatic driving method. In the case of the piezoelectric method, a piezoelectric element may be bonded to the bottom of each discharge chamber instead of the electrode substrate, and in the case of the bubble method, a heating element may be provided inside each discharge chamber. In addition to the ink jet printer shown in FIG. 20, the
1 ノズル基板、2 リザーバ基板、3 キャビティ基板、4 電極基板、10 インクジェットヘッド、11 ノズル孔、21 ノズル連通孔、22 供給口、23 リザーバ、23a リザーバ凹部、23b リザーバの底壁、27,35,45 インク供給孔、28 第2の凹部、31 吐出室、32 振動板、33 第1の凹部、41 個別電極、42 凹部、100 ダイアフラム部、110 空間部、111 樹脂薄膜、200 リザーバ基材、203,204,206 保護フィルム、204a 開口、205 白金膜、210 マスク、C キャビティ基板との接着面(C面)、N ノズル基板との接着面(N面)。
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記リザーバ基板の前記ノズル基板又は前記キャビティ基板とのそれぞれの接着面には形成されず、前記リザーバ凹部の内面全体に対して成膜により形成された樹脂薄膜を有し、前記リザーバ凹部の底面が、前記樹脂薄膜で構成されて圧力変動を緩衝するダイアフラム部となっていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 A nozzle substrate having a plurality of nozzle holes, a cavity substrate communicating with each nozzle hole, generating a pressure in the chamber and discharging a plurality of independent discharge chambers from the nozzle holes; and the discharge chamber A liquid droplet ejection head having at least a reservoir substrate provided between the nozzle substrate and the cavity substrate, the reservoir recess serving as a reservoir that communicates in common with the nozzle substrate;
The reservoir substrate has a resin thin film formed on the entire inner surface of the reservoir recess, not formed on the respective adhesive surfaces of the nozzle substrate or the cavity substrate, and the bottom surface of the reservoir recess is A droplet discharge head comprising the resin thin film and serving as a diaphragm portion for buffering pressure fluctuations.
前記リザーバ基板になるシリコン基材の一方の面から前記リザーバとなるリザーバ凹部をウェットエッチングにより形成する工程と、
前記シリコン基材の一方の面と該一方の面と反対側の面のうち、前記リザーバ凹部の開口部以外の表面をマスク部材で覆い、前記リザーバ凹部の内面全体に対して樹脂薄膜を形成する工程と、
前記マスク部材を除去する工程と、
前記反対側の面から前記樹脂薄膜が露呈するまで前記シリコン基材をドライエッチングで除去して前記ダイアフラム部を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 A nozzle substrate having a plurality of nozzle holes, a cavity substrate communicating with each nozzle hole, generating a pressure in the chamber and discharging a plurality of independent discharge chambers from the nozzle holes; and the discharge chamber A reservoir having a reservoir in common communication with the reservoir substrate is provided at least between the nozzle substrate and the cavity substrate, and a diaphragm portion having a resin thin film for buffering pressure fluctuations is provided on the bottom surface of the reservoir. A method of manufacturing a liquid droplet ejection head,
Forming a reservoir recess serving as the reservoir from one surface of a silicon base material serving as the reservoir substrate by wet etching;
Of the one surface of the silicon substrate and the surface opposite to the one surface, the surface other than the opening of the reservoir recess is covered with a mask member, and a resin thin film is formed on the entire inner surface of the reservoir recess. Process,
Removing the mask member;
Removing the silicon base material by dry etching until the resin thin film is exposed from the opposite surface to form the diaphragm portion; and
A method for manufacturing a droplet discharge head, comprising:
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