JP2009107314A

JP2009107314A - Nozzle plate, droplet discharge head, droplet discharge apparatus, and method of manufacturing nozzle plate

Info

Publication number: JP2009107314A
Application number: JP2007284776A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Ushiyama; 貴広牛山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-11-01
Filing date: 2007-11-01
Publication date: 2009-05-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nozzle plate on which a water repellent film which is capable of maintaining stable water repelling property for a long period of time and costs lower than a carbon nano tube layer is formed, and to provide a droplet discharge head, a droplet discharge device, and a method of manufacturing the nozzle plate. <P>SOLUTION: A DLC film 13 is formed on a droplet discharge surface of the nozzle plate 1 having a nozzle hole 11 for discharging droplets. Irregularities 14 are formed on the surface of the DLC film 13. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ノズルプレート、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びにノズルプレートの製造方法に関する。 The present invention relates to a nozzle plate, a droplet discharge head, a droplet discharge device, and a method for manufacturing a nozzle plate.

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プレートと、このノズルプレートに接合されノズルプレート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プレートとを備え、駆動部により吐出室に圧力を加えることによりインク滴を選択されたノズル孔より吐出するように構成されている。駆動手段としては、静電気力を利用する方式や、圧電素子による圧電方式、発熱素子を利用するバブルジェット（登録商標）方式等がある。
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一段と強まり、そのため高密度化並びに吐出性能の向上が強く要求されている。このような背景から、インクジェットヘッドのノズル部に関して、従来より様々な工夫、提案がなされている。 As a droplet discharge head for discharging droplets, for example, an inkjet head mounted on an inkjet recording apparatus is known. Ink jet heads generally include a nozzle plate in which a plurality of nozzle holes for discharging ink droplets are formed, and an ink in a discharge chamber, a reservoir, or the like that is joined to the nozzle plate and communicates with the nozzle holes. And a cavity plate in 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. As a driving means, there are a method using an electrostatic force, a piezoelectric method using a piezoelectric element, a bubble jet (registered trademark) method using a heating element, and the like.
In recent years, there has been an increasing demand for high quality printing, image quality, and the like for inkjet heads, and thus there is a strong demand for higher density and improved ejection performance. Against this background, various devices and proposals have been made for the nozzle portion of an inkjet head.

例えば、ノズル孔の周辺にインクが付着すると、液滴吐出方向が定まらない、ノズル径が縮小して液滴吐出量が減少する、又は液滴吐出速度が不安定になる等の不具合が生じる。この結果、インクジェットヘッドの液滴吐出性能が低下してしまう。これを防止するため、ノズルプレートの液滴吐出面に撥水層を形成し、インクの浸漬を防止する技術が知られている。このようなノズルプレートとして、例えば特許文献１に示すような、ノズルプレートの液滴吐出面に形成された金属触媒層にカーボン・ナノ・チューブ層を成膜するというものが知られている。 For example, when ink adheres to the periphery of the nozzle hole, problems such as the droplet discharge direction being undefined, the nozzle diameter being reduced and the droplet discharge amount being reduced, or the droplet discharge speed becoming unstable are caused. As a result, the droplet discharge performance of the inkjet head is degraded. In order to prevent this, a technique is known in which a water-repellent layer is formed on the droplet discharge surface of the nozzle plate to prevent ink immersion. As such a nozzle plate, for example, as shown in Patent Document 1, a carbon nano tube layer is formed on a metal catalyst layer formed on a droplet discharge surface of a nozzle plate.

特開２００７−６２０９０号公報（第４−５頁、図３、図４）JP 2007-62090 A (page 4-5, FIG. 3, FIG. 4)

しかしながら、カーボン・ナノ・チューブはその長さ方向に対して垂直にかかる機械的衝撃、すなわち、ノズルプレートの液滴吐出面をワイピングする際にカーボン・ナノ・チューブにかかる衝撃に対しては脆い。このため、ノズルプレートの液滴吐出面のワイピングを繰り返すうちにノズルプレート表面（金属触媒層）からカーボン・ナノ・チューブが剥離してしまい、ノズルプレート表面の撥水性が低下するという問題点があった。また、カーボン・ナノ・チューブは高価であるという問題点があった。 However, the carbon nano tube is vulnerable to a mechanical impact applied perpendicularly to its length direction, that is, an impact applied to the carbon nano tube when wiping the droplet discharge surface of the nozzle plate. For this reason, the carbon nano-tubes peel off from the nozzle plate surface (metal catalyst layer) during repeated wiping of the droplet discharge surface of the nozzle plate, resulting in a problem that the water repellency of the nozzle plate surface decreases. It was. In addition, the carbon nano tube has a problem that it is expensive.

本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、長期に渡り安定した撥水性を維持でき、カーボン・ナノ・チューブ層よりも安価な撥水膜が形成されたノズルプレート、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及びノズルプレートの製造方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such problems, a nozzle plate in which a water-repellent film that can maintain a stable water repellency for a long period of time and is cheaper than a carbon nanotube layer, It is an object to obtain a manufacturing method of a droplet discharge head, a droplet discharge device, and a nozzle plate.

前記課題を解決するため、本発明に係るノズルプレートは、液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズルプレートであって、ノズルプレートの液滴吐出面にＤＬＣ膜を形成し、ＤＬＣ膜の表面に凹凸を形成したことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a nozzle plate according to the present invention is a nozzle plate having nozzle holes for discharging droplets, wherein a DLC film is formed on a droplet discharge surface of the nozzle plate, and the surface of the DLC film is formed. It is characterized in that irregularities are formed on the surface.

このように、本発明に係るノズルプレートは、液滴吐出面に、耐摩耗性に優れ、酸やアルカリ性の溶液に対する耐性が高いＤＬＣ膜が形成されている。また、ＤＬＣ膜の表面に形成された凹凸によって構造的に撥水性が付与されている。したがって、ノズルプレートの液滴吐出面は、長期に渡り安定した撥水性を維持することができる。
また、撥水膜材料としてＤＬＣを用いているので、ノズルプレートの液滴吐出面に、カーボン・ナノ・チューブ層よりも安価な撥水膜を形成することができる。 As described above, in the nozzle plate according to the present invention, a DLC film having excellent wear resistance and high resistance to an acid or alkaline solution is formed on the droplet discharge surface. Further, water repellency is structurally imparted by the unevenness formed on the surface of the DLC film. Therefore, the droplet discharge surface of the nozzle plate can maintain a stable water repellency over a long period of time.
Further, since DLC is used as the water repellent film material, a water repellent film that is less expensive than the carbon nano-tube layer can be formed on the droplet discharge surface of the nozzle plate.

また、本発明に係るノズルプレートは、ＤＬＣ膜上に撥水膜を形成したことを特徴とする。このため、ノズルプレートの液滴吐出面は、より長期に渡り安定した撥水性を維持することができる。 The nozzle plate according to the present invention is characterized in that a water repellent film is formed on the DLC film. For this reason, the droplet discharge surface of the nozzle plate can maintain a stable water repellency for a longer period of time.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記のいずれかのノズルプレートを備えたことを特徴とする。これにより、安定した液滴吐出特性を有し、かつ高密度の液滴吐出ヘッドを提供することができる。 In addition, a droplet discharge head according to the present invention includes any one of the nozzle plates described above. Thereby, it is possible to provide a high-density droplet discharge head having stable droplet discharge characteristics.

また、本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを搭載したものであり、吐出特性の向上とノズル密度の高密度化とを実現することができる液滴吐出装置が得られる。 Further, a droplet discharge device according to the present invention is equipped with the above-described droplet discharge head, and a droplet discharge device that can improve discharge characteristics and increase the nozzle density is obtained. .

また、本発明に係るノズルプレートの製造方法は、ノズル孔が形成されたノズルプレートの液滴吐出面にＯ₂アッシングをおこなうＯ₂アッシング工程と、ノズルプレートの液滴吐出面にＤＬＣ膜を形成するＤＬＣ膜形成工程と、ＤＬＣ膜の表面に凹凸を形成する凹凸部形成工程とを有することを特徴とする。 Further, the nozzle plate manufacturing method according to the present invention includes an O ₂ ashing process in which O ₂ ashing is performed on a droplet discharge surface of a nozzle plate in which nozzle holes are formed, and a DLC film is formed on the droplet discharge surface of the nozzle plate. And a concavo-convex portion forming step of forming concavo-convex portions on the surface of the DLC film.

これにより、長期に渡り安定した撥水性を維持でき、カーボン・ナノ・チューブ層よりも安価な撥水膜がノズルプレートの液滴吐出面に形成されたノズルプレートを製造することができる。また、ノズルプレートの液滴吐出面にＯ₂アッシングをおこなっているので、ノズルプレートの液滴吐出面とＤＬＣ膜との密着性が向上する。 Thereby, it is possible to manufacture a nozzle plate in which a stable water repellency can be maintained over a long period of time, and a water-repellent film that is cheaper than the carbon nano-tube layer is formed on the droplet discharge surface of the nozzle plate. In addition, since O ₂ ashing is performed on the droplet discharge surface of the nozzle plate, the adhesion between the droplet discharge surface of the nozzle plate and the DLC film is improved.

また、本発明に係るノズルプレートの製造方法は、Ｏ₂アッシング工程の前に、少なくともノズル孔の内壁に親水性膜を形成する親水性膜形成工程を有することを特徴とする。これにより、吐出液の方向性がより安定した液滴吐出特性を有するノズルプレートを製造することができる。 The nozzle plate manufacturing method according to the present invention includes a hydrophilic film forming step of forming a hydrophilic film on at least the inner wall of the nozzle hole before the O ₂ ashing step. Thereby, it is possible to manufacture a nozzle plate having a droplet discharge characteristic in which the direction of the discharge liquid is more stable.

また、本発明に係るノズルプレートの製造方法は、親水性膜形成工程とＯ₂アッシング工程との間に、液滴吐出面に形成された親水性膜を除去する親水性膜除去工程を有することを特徴とする。ノズル孔の内壁に親水性膜を形成することにより安定した液滴吐出特性を有するノズルプレートを製造することができる。また、液滴吐出面に形成された親水性膜を除去するため、ＤＬＣ膜の密着性が向上する。 In addition, the method for manufacturing a nozzle plate according to the present invention includes a hydrophilic film removing step for removing the hydrophilic film formed on the droplet discharge surface between the hydrophilic film forming step and the O ₂ ashing step. It is characterized by. By forming a hydrophilic film on the inner wall of the nozzle hole, a nozzle plate having stable droplet discharge characteristics can be manufactured. Further, since the hydrophilic film formed on the droplet discharge surface is removed, the adhesion of the DLC film is improved.

以下、本発明を適用したノズルプレートを備えた液滴吐出ヘッドの実施形態を図面に基づいて説明する。ここでは、液滴吐出ヘッドの一例として、静電駆動方式のインクジェットヘッドについて図１〜図３を参照して説明する。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、また、駆動方式についても他の異なる駆動方式により液滴を吐出する液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置にも適用できるものである。 Hereinafter, embodiments of a droplet discharge head having a nozzle plate to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. Here, as an example of a droplet discharge head, an electrostatic drive type inkjet head will be described with reference to FIGS. The present invention is not limited to the structure and shape shown in the following drawings, and also for a droplet discharge head and a droplet discharge device for discharging droplets by another different drive method. Applicable.

図１は、本実施形態に係るインクジェットヘッドの概略構成を分解して示す分解斜視図であり、一部を断面で表してある。図２は、図１の右半分の概略構成を示すインクジェットヘッドの断面図であり、図３は、図２のインクジェットヘッドの上面図である。なお、図１及び図２では、通常使用される状態とは上下逆に示されている。 FIG. 1 is an exploded perspective view showing an exploded schematic configuration of the ink jet head according to the present embodiment, and a part thereof is shown in cross section. 2 is a cross-sectional view of the inkjet head showing a schematic configuration of the right half of FIG. 1, and FIG. 3 is a top view of the inkjet head of FIG. 1 and 2 are shown upside down from the state of normal use.

本実施形態のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッドの一例）１０は、図１及び図２に示すように、複数のノズル孔１１が所定のピッチで設けられたノズルプレート１と、各ノズル孔１１に対して独立にインク供給路が設けられたキャビティプレート２と、キャビティプレート２の振動板２２に対峙して個別電極３１が配設された電極基板３とを貼り合わせることにより構成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the inkjet head (an example of a droplet discharge head) 10 according to this embodiment includes a nozzle plate 1 in which a plurality of nozzle holes 11 are provided at a predetermined pitch, and each nozzle hole 11. On the other hand, the cavity plate 2 provided with the ink supply path independently and the electrode substrate 3 provided with the individual electrodes 31 facing the vibration plate 22 of the cavity plate 2 are bonded together.

ノズルプレート１は、後述する製造方法により、所要の厚さ（例えば厚さが２８０μｍ〜６０μｍ程度）に薄くされたシリコン単結晶基板（以下、単にシリコン基板とも称する）から作製されている。また、ノズルプレート１の表面（液滴吐出面）の全面、もしくはその一部、すなわち全てのノズル孔１１を含む吐出面の領域にＤＬＣ（ＤｉａｍｏｎｄＬｉｋｅＣａｒｂｏｎ）膜１３が所要の厚さ（例えば厚さが０．５μｍ〜５μｍ程度）で形成されている。このＤＬＣ膜１３の表面の全面、もしくはその一部、すなわち全てのノズル孔１１を含む吐出面の領域には、微細な凹凸１４（例えば凹凸のピッチＰが０．１μｍ〜５μｍ程度、深さＨが０．１μｍ〜２μｍ程度）が形成されている。このＤＬＣ膜１３の表面、すなわちノズルプレート１の表面は、この凹凸１４によって構造的に撥水性が付与されている。 The nozzle plate 1 is manufactured from a silicon single crystal substrate (hereinafter also simply referred to as a silicon substrate) thinned to a required thickness (for example, a thickness of about 280 μm to 60 μm) by a manufacturing method described later. Further, a DLC (Diamond Like Carbon) film 13 has a required thickness (for example, a thickness) over the entire surface (droplet discharge surface) of the nozzle plate 1 or a part thereof, that is, the region of the discharge surface including all the nozzle holes 11. Is approximately 0.5 μm to 5 μm). On the entire surface of the DLC film 13 or a part thereof, that is, the region of the ejection surface including all the nozzle holes 11, fine unevenness 14 (for example, the unevenness pitch P is about 0.1 μm to 5 μm, and the depth H Is about 0.1 μm to 2 μm). The surface of the DLC film 13, that is, the surface of the nozzle plate 1 is structurally provided with water repellency by the unevenness 14.

インク滴を吐出するためのノズル孔１１は、例えば径の異なる２段の円筒状に形成されたノズル孔部分、すなわち径の小さい噴射口部分１１ａとこれよりも径の大きい導入口部分１１ｂとから構成されている。噴射口部分１１ａ及び導入口部分１１ｂは基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けられており、噴射口部分１１ａは先端がノズルプレート１の表面（以下、液滴吐出面という）に開口し、導入口部分１１ｂはノズルプレート１の裏面（キャビティプレート２と接合される接合側の面）に開口している。
また、ノズル孔１１の内壁及びノズルプレート１の裏面には、親インク膜（この液滴吐出ヘッドをインクジェットヘッド以外で用いる場合にあっては、親水性膜）となるＳｉＯ₂膜１５が例えば膜厚１μｍで形成されている。 The nozzle holes 11 for ejecting ink droplets are composed of, for example, two-stage cylindrical nozzle holes having different diameters, that is, an ejection port portion 11a having a smaller diameter and an introduction port portion 11b having a larger diameter. It is configured. The ejection port portion 11a and the introduction port portion 11b are provided so as to be perpendicular to and coaxial with the substrate surface, and the ejection port portion 11a has a tip opening on the surface of the nozzle plate 1 (hereinafter referred to as a droplet discharge surface). The introduction port portion 11b opens on the back surface of the nozzle plate 1 (the surface on the bonding side to be bonded to the cavity plate 2).
Further, on the inner wall of the nozzle hole 11 and the back surface of the nozzle plate 1, for example, a SiO ₂ film 15 serving as a parent ink film (a hydrophilic film when this droplet discharge head is used other than an inkjet head) is a film. It is formed with a thickness of 1 μm.

上記のように、ノズル孔１１を噴射口部分１１ａとこれよりも径の大きい導入口部分１１ｂとから２段に構成することにより、インク滴の吐出方向をノズル孔１１の中心軸方向に揃えることができ、安定したインク吐出特性を発揮させることができる。すなわち、インク滴の飛翔方向のばらつきがなくなり、またインク滴の飛び散りがなく、インク滴の吐出量のばらつきを抑制することができる。また、ノズル密度を高密度化することが可能である。 As described above, the nozzle hole 11 is configured in two stages from the ejection port portion 11a and the inlet port portion 11b having a larger diameter, thereby aligning the ink droplet ejection direction with the central axis direction of the nozzle hole 11. And stable ink ejection characteristics can be exhibited. That is, there is no variation in the flying direction of ink droplets, there is no scattering of ink droplets, and variations in the ejection amount of ink droplets can be suppressed. In addition, the nozzle density can be increased.

なお、ノズルプレート１の材料はシリコンに限られず、ステンレス又はニッケル等の材料を用いることもできる。 The material of the nozzle plate 1 is not limited to silicon, and a material such as stainless steel or nickel can also be used.

キャビティプレート２は、例えば厚さが５２５μｍの（１１０）面方位のシリコン単結晶基板（この基板も以下、単にシリコン基板とも称する）から作製されている。シリコン基板に異方性ウェットエッチングを施し、インク流路の吐出室２１となる凹部２５、オリフィス２３となる凹部２６、及びリザーバ２４となる凹部２７が形成される。凹部２５は前記ノズル孔１１に対応する位置に独立に複数形成される。したがって、図２に示すようにノズルプレート１とキャビティプレート２を接合した際、各凹部２５は吐出室２１を構成し、それぞれノズル孔１１に連通しており、またインク供給口である前記オリフィス２３ともそれぞれ連通している。そして、吐出室２１（凹部２５）の底壁が振動板２２となっている。 The cavity plate 2 is made of, for example, a (110) plane-oriented silicon single crystal substrate having a thickness of 525 μm (this substrate is also simply referred to as a silicon substrate hereinafter). The silicon substrate is subjected to anisotropic wet etching to form a recess 25 that becomes the discharge chamber 21 of the ink flow path, a recess 26 that becomes the orifice 23, and a recess 27 that becomes the reservoir 24. A plurality of recesses 25 are independently formed at positions corresponding to the nozzle holes 11. Therefore, as shown in FIG. 2, when the nozzle plate 1 and the cavity plate 2 are joined, the recesses 25 form discharge chambers 21, which communicate with the nozzle holes 11, and are the orifices 23 that are ink supply ports. Both communicate with each other. The bottom wall of the discharge chamber 21 (concave portion 25) is a diaphragm 22.

凹部２６は、細溝状のオリフィス２３を構成し、この凹部２６を介して凹部２５（吐出室２１）と凹部２７（リザーバ２４）とが連通している。
凹部２７は、インク等の液状材料を貯留するためのものであり、各吐出室２１に共通のリザーバ（共通インク室）２４を構成する。そして、リザーバ２４（凹部２７）はそれぞれオリフィス２３を介して全ての吐出室２１に連通している。なお、オリフィス２３（凹部２６）は前記ノズルプレート１の裏面（キャビティプレート２との接合側の面）に設けることもできる。また、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３４が設けられており、このインク供給孔３４を通じて図示しないインクカートリッジからインクが供給されるようになっている。 The recess 26 forms a narrow groove-like orifice 23, and the recess 25 (discharge chamber 21) and the recess 27 (reservoir 24) communicate with each other via the recess 26.
The recess 27 is for storing a liquid material such as ink, and constitutes a reservoir (common ink chamber) 24 common to the ejection chambers 21. The reservoirs 24 (concave portions 27) communicate with all the discharge chambers 21 through the orifices 23, respectively. The orifice 23 (concave portion 26) can also be provided on the back surface of the nozzle plate 1 (the surface on the joint side with the cavity plate 2). In addition, an ink supply hole 34 that penetrates an electrode substrate 3 described later is provided at the bottom of the reservoir 24, and ink is supplied from an ink cartridge (not shown) through the ink supply hole 34.

また、上述のように、キャビティプレート２に（１１０）面方位のシリコン単結晶基板を用いるのは、このシリコン基板に異方性ウエットエッチングを行うことにより、凹部や溝の側面をシリコン基板の上面または下面に対して垂直にエッチングすることができるためであり、これによりインクジェットヘッドの高密度化を図ることができるからである。 In addition, as described above, a silicon single crystal substrate having a (110) orientation is used for the cavity plate 2 by performing anisotropic wet etching on the silicon substrate so that the side surfaces of the recesses and the grooves are formed on the upper surface of the silicon substrate. This is because the etching can be performed perpendicularly to the lower surface, whereby the density of the inkjet head can be increased.

また、キャビティプレート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（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によりＳｉＯ₂膜やＴＥＯＳ（ＴｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅＴｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ：テトラエトキシシラン、珪酸エチル）膜等からなる絶縁膜２８が膜厚０．１μｍで形成されている。この絶縁膜２８は、インクジェットヘッドを駆動させた時の絶縁破壊や短絡を防止する目的で設けられる。 Further, the entire surface of the cavity plate 2 or at least the surface facing the electrode substrate 3 is made of an SiO ₂ film, TEOS (tetraethylsilane: tetraethoxysilane, ethyl silicate) film or the like by thermal oxidation or plasma CVD (Chemical Vapor Deposition). The film 28 is formed with a film thickness of 0.1 μm. This insulating film 28 is provided for the purpose of preventing dielectric breakdown and short circuit when the ink jet head is driven.

電極基板３は、例えば厚さ約１ｍｍのガラス基板から作製される。中でも、キャビティプレート２のシリコン基板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。これは、電極基板３とキャビティプレート２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３とキャビティプレート２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３とキャビティプレート２を強固に接合することができるからである。なお、前記ノズルプレート１も同様の理由から硼珪酸系のガラス基板を用いることができる。 The electrode substrate 3 is made from a glass substrate having a thickness of about 1 mm, for example. Among them, it is suitable to use a borosilicate heat-resistant hard glass having a thermal expansion coefficient close to that of the silicon substrate of the cavity plate 2. This is because when the electrode substrate 3 and the cavity plate 2 are anodically bonded, the thermal expansion coefficients of the two substrates are close to each other, so that the stress generated between the electrode substrate 3 and the cavity plate 2 can be reduced, and as a result, peeling, etc. This is because the electrode substrate 3 and the cavity plate 2 can be firmly bonded without causing the above problem. The nozzle plate 1 may be a borosilicate glass substrate for the same reason.

電極基板３には、キャビティプレート２の各振動板２２に対向する面の位置にそれぞれ凹部３２が設けられている。凹部３２は、エッチングにより深さ約０．３μｍで形成されている。そして、各凹部３２内には、一般に、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ：インジウム錫酸化物）からなる個別電極３１が、例えば０．１μｍの厚さでスパッタにより形成される。したがって、振動板２２と個別電極３１との間に形成されるギャップ（空隙）は、この凹部３２の深さ、個別電極３１及び振動板２２を覆う絶縁膜２８の厚さにより決まることになる。このギャップはインクジェットヘッドの吐出特性に大きく影響する。ここで、個別電極３１の材料はＩＴＯに限定するものではなく、クロム等の金属等を用いてもよいが、ＩＴＯは透明であるので放電したかどうかの確認が行いやすい等の理由から、一般にＩＴＯが用いられる。 The electrode substrate 3 is provided with a recess 32 at a position on the surface of the cavity plate 2 facing each diaphragm 22. The recess 32 is formed with a depth of about 0.3 μm by etching. And in each recessed part 32, the individual electrode 31 which generally consists of ITO (Indium Tin Oxide: Indium tin oxide) is formed by the thickness of 0.1 micrometer, for example. Therefore, the gap (gap) formed between the diaphragm 22 and the individual electrode 31 is determined by the depth of the recess 32 and the thickness of the insulating film 28 covering the individual electrode 31 and the diaphragm 22. This gap greatly affects the ejection characteristics of the inkjet head. Here, the material of the individual electrode 31 is not limited to ITO, and a metal such as chromium may be used. However, since ITO is transparent, it is generally easy to confirm whether or not a discharge has occurred. ITO is used.

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とを有する。これらの端子部３１ｂは、図１〜図３に示すように、配線のためにキャビティプレート２の末端部が開口された電極取り出し部３０内に露出している。 The individual electrode 31 has a lead part 31a and a terminal part 31b connected to a flexible wiring board (not shown). As shown in FIGS. 1 to 3, these terminal portions 31 b are exposed in the electrode extraction portion 30 in which the end portion of the cavity plate 2 is opened for wiring.

上述したように、ノズルプレート１、キャビティプレート２、及び電極基板３は、図２に示すように貼り合わせることによりインクジェットヘッド１０の本体部が作製される。すなわち、キャビティプレート２と電極基板３は陽極接合により接合され、そのキャビティプレート２の上面（図２において上面）にノズルプレート１が接着等により接合される。さらに、振動板２２と個別電極３１との間に形成される電極間ギャップの開放端部はエポキシ等の樹脂による封止材３５で封止される。これにより、湿気や塵埃等が電極間ギャップへ侵入するのを防止することができ、インクジェットヘッド１０の信頼性を高く保持することができる。 As described above, the nozzle plate 1, the cavity plate 2, and the electrode substrate 3 are bonded together as shown in FIG. That is, the cavity plate 2 and the electrode substrate 3 are joined by anodic bonding, and the nozzle plate 1 is joined to the upper surface (the upper surface in FIG. 2) of the cavity plate 2 by adhesion or the like. Furthermore, the open end of the interelectrode gap formed between the diaphragm 22 and the individual electrode 31 is sealed with a sealing material 35 made of resin such as epoxy. Thereby, moisture and dust can be prevented from entering the gap between the electrodes, and the reliability of the inkjet head 10 can be kept high.

そして最後に、図２、図３に簡略化して示すように、ＩＣドライバ等の駆動制御回路４が各個別電極３１の端子部３１ｂとキャビティプレート２上に設けられた共通電極２９とに前記フレキシブル配線基板（図示せず）を介して接続される。
以上により、インクジェットヘッド１０が完成する。 Finally, as shown in a simplified manner in FIGS. 2 and 3, the drive control circuit 4 such as an IC driver is connected to the terminal portion 31 b of each individual electrode 31 and the common electrode 29 provided on the cavity plate 2. They are connected via a wiring board (not shown).
Thus, the ink jet head 10 is completed.

次に、以上のように構成されるインクジェットヘッド１０の動作を説明する。
駆動制御回路４は、個別電極３１に電荷の供給及び停止を制御する発振回路である。この発振回路は例えば２４ｋＨｚで発振し、個別電極３１に例えば０Ｖと３０Ｖのパルス電位を印加して電荷供給を行う。発振回路が駆動し、個別電極３１に電荷を供給して正に帯電させると、振動板２２は負に帯電し、個別電極３１と振動板２２間に静電気力（クーロン力）が発生する。したがって、この静電気力により振動板２２は個別電極３１に引き寄せられて撓む（変位する）。これによって吐出室２１の容積が増大する。そして、個別電極３１への電荷の供給を止めると振動板２２はその弾性力により元に戻り、その際、吐出室２１の容積が急激に減少するため、そのときの圧力により吐出室２１内のインクの一部がインク滴としてノズル孔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を通じて吐出室２１内に補給される。 Next, the operation of the inkjet head 10 configured as described above will be described.
The drive control circuit 4 is an oscillation circuit that controls supply and stop of electric charges to the individual electrodes 31. This oscillation circuit oscillates at, for example, 24 kHz, and supplies electric charges by applying pulse potentials of, for example, 0 V and 30 V to the individual electrodes 31. When the oscillation circuit is driven and charges are supplied to the individual electrode 31 to be positively charged, the diaphragm 22 is negatively charged and an electrostatic force (Coulomb force) is generated between the individual electrode 31 and the diaphragm 22. Therefore, the diaphragm 22 is attracted to the individual electrode 31 by this electrostatic force and bends (displaces). 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. Part of the ink is ejected from the nozzle hole 11 as an ink droplet. When the diaphragm 22 is similarly displaced next, ink is supplied from the reservoir 24 through the orifice 23 into the discharge chamber 21.

本実施形態のインクジェットヘッド１０は、前述したように、ノズル孔１１がノズルプレート１の液滴吐出面に対して垂直な筒状の噴射口部分１１ａと、この噴射口部分１１ａと同軸上に設けられ噴射口部分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ため、インク滴をノズル孔１１の中心軸方向に真っ直ぐに吐出させることができ、きわめて安定した吐出特性を有する。
さらに、導入口部分１１ｂの横断面形状を円形や四角形などに形成することができるので、インクジェットヘッド１０の高密度化を図ることができる。 As described above, the inkjet head 10 of the present embodiment is provided with a cylindrical ejection port portion 11a in which the nozzle holes 11 are perpendicular to the droplet discharge surface of the nozzle plate 1, and coaxially with the ejection port portion 11a. Therefore, the ink droplets can be ejected straight in the direction of the central axis of the nozzle hole 11 and have extremely stable ejection characteristics.
Furthermore, since the cross-sectional shape of the inlet port portion 11b can be formed in a circular shape, a quadrangular shape, or the like, the density of the inkjet head 10 can be increased.

なお、ノズル孔１１の噴射口部分１１ａ及び導入口部分１１ｂの横断面形状は特に限定されるものではなく、角形や円形などに形成される。但し、円形にする方が吐出特性や加工性の面で有利となるので好ましい。 In addition, the cross-sectional shape of the injection port portion 11a and the introduction port portion 11b of the nozzle hole 11 is not particularly limited, and is formed in a square shape or a circular shape. However, a circular shape is preferable because it is advantageous in terms of discharge characteristics and workability.

次に、このインクジェットヘッド１０の製造方法について図４〜図１０を参照して説明する。
図４〜図８は、ノズルプレート１の製造方法を示す製造工程の断面図である。また、図９及び図１０は、キャビティプレート２及び電極基板３の製造方法を示す製造工程の断面図であり、ここでは、主に、電極基板３にシリコン基板２００を接合した後にキャビティプレート２を製造する方法を示す。
最初に、ノズルプレート１の製造方法を説明する。 Next, a method for manufacturing the inkjet head 10 will be described with reference to FIGS.
4-8 is sectional drawing of the manufacturing process which shows the manufacturing method of the nozzle plate 1. As shown in FIG. 9 and 10 are cross-sectional views of the manufacturing process showing the manufacturing method of the cavity plate 2 and the electrode substrate 3. Here, the cavity plate 2 is mainly bonded after the silicon substrate 200 is bonded to the electrode substrate 3. The manufacturing method is shown.
First, a method for manufacturing the nozzle plate 1 will be described.

（１）ノズルプレート１の製造方法
まず、被加工基板として、例えば厚さが２８０μｍのシリコン基板１００を用意し、このシリコン基板１００の全面に例えば膜厚１μｍのＳｉＯ₂膜１０１を均一に形成する（図４（Ａ））。ＳｉＯ₂膜１０１は、例えば熱酸化装置にシリコン基板１００をセットし、酸化温度１０７５℃、酸素と水蒸気の混合雰囲気中で４時間熱酸化処理を行うことにより形成する。このＳｉＯ₂膜１０１はシリコンの耐エッチング材として使用するものである。 (1) Manufacturing Method of Nozzle Plate 1 First, as a substrate to be processed, a silicon substrate 100 having a thickness of, for example, 280 μm is prepared, and a SiO ₂ film 101 having a thickness of, for example, 1 μm is uniformly formed on the entire surface of the silicon substrate 100. (FIG. 4 (A)). The SiO ₂ film 101 is formed, for example, by setting the silicon substrate 100 in a thermal oxidation apparatus and performing a thermal oxidation process for 4 hours in an oxygen and water vapor mixed atmosphere at an oxidation temperature of 1075 ° C. This SiO ₂ film 101 is used as an etching resistant material for silicon.

次に、シリコン基板１００の一方の面（キャビティプレート２と接合する側の面で、以下、「接合側の面」とも呼ぶ）１００ｂのＳｉＯ₂膜１０１上にレジスト１０２をコーティングし、その接合側の面１００ｂに、ノズル孔１１の導入口部分１１ｂとなる部分１０５ｂをパターニングして、導入口部分１１ｂとなる部分１０５ｂのレジスト１０２を除去する（図４（Ｂ））。 Next, a resist 102 is coated on the SiO ₂ film 101 of one surface of the silicon substrate 100 (the surface that is bonded to the cavity plate 2, hereinafter also referred to as “bonded surface”) 100 b, On the surface 100b, a portion 105b that becomes the inlet portion 11b of the nozzle hole 11 is patterned to remove the resist 102 of the portion 105b that becomes the inlet portion 11b (FIG. 4B).

そして、例えばフッ酸水溶液とフッ化アンモニウム水溶液を１対６で混合した緩衝フッ酸水溶液でＳｉＯ₂膜１０１をハーフエッチングし、導入口部分１１ｂとなる部分１０５ｂのＳｉＯ₂膜１０１を薄くする（図４（Ｃ））。このとき、レジスト１０２の形成されていない面（液滴吐出面）１００ａのＳｉＯ₂膜１０１もエッチングされて厚さが薄くなる。
その後、上記レジスト１０２を硫酸洗浄などにより剥離する（図４（Ｄ））。 Then, for example, half-etching the SiO ₂ film 101 with a buffered hydrofluoric acid aqueous solution prepared by mixing an aqueous solution with an ammonium fluoride aqueous solution of hydrofluoric acid in a one-to-6, to reduce the SiO ₂ film 101 of the portion 105b of the inlet port portion 11b (FIG. 4 (C)). At this time, the SiO ₂ film 101 on the surface (droplet discharge surface) 100a on which the resist 102 is not formed is also etched to reduce the thickness.
Thereafter, the resist 102 is removed by washing with sulfuric acid or the like (FIG. 4D).

次に、レジスト１０２を剥離後、再度シリコン基板１００の接合側の面１００ｂにレジスト１０６をコーティングし、接合側の面１００ｂにノズル孔１１の噴射口部分１１ａとなる部分１０５ａをパターニングして、噴射口部分１１ａとなる部分１０５ａのレジスト１０６を除去する（図５（Ｅ））。 Next, after removing the resist 102, the resist 106 is coated again on the bonding-side surface 100 b of the silicon substrate 100, and the portion 105 a that becomes the injection port portion 11 a of the nozzle hole 11 is patterned on the bonding-side surface 100 b and sprayed. The resist 106 in the portion 105a that becomes the mouth portion 11a is removed (FIG. 5E).

そして、例えばフッ酸水溶液とフッ化アンモニウム水溶液を１対６で混合した緩衝フッ酸水溶液でＳｉＯ₂膜１０１をエッチングして、噴射口部分１１ａとなる部分１０５ａのＳｉＯ₂膜１０１を開口する（図５（Ｆ））。このとき、反対の液滴吐出面１００ａのＳｉＯ₂膜１０１はエッチングされて完全に除去される。
次に、ＳｉＯ₂膜１０１の開口が終わったら、レジスト１０６を硫酸洗浄などにより剥離する（図５（Ｇ））。 Then, for example, the SiO ₂ film 101 is etched with a buffered hydrofluoric acid aqueous solution in which a hydrofluoric acid aqueous solution and an ammonium fluoride aqueous solution are mixed in a ratio of 1: 6 to open the SiO ₂ film 101 of the portion 105a to be the injection port portion 11a (FIG. 5 (F)). At this time, the SiO ₂ film 101 on the opposite droplet discharge surface 100a is etched and completely removed.
Next, when the opening of the SiO ₂ film 101 is completed, the resist 106 is removed by washing with sulfuric acid or the like (FIG. 5G).

次に、ＩＣＰ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）放電によるドライエッチングによってＳｉＯ₂膜１０１の開口部を、例えば深さ２５μｍで垂直に異方性ドライエッチングして、ノズル孔１１の噴射口部分１１ａとなる凹部１０７を形成する（図５（Ｈ））。この場合、エッチングガスとして、例えば、Ｃ₄Ｆ₈（フッ化炭素）、ＳＦ₆（フッ化硫黄）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、Ｃ₄Ｆ₈は凹部１０７の側面方向にエッチングが進行しないように凹部１０７の側面を保護するために使用し、ＳＦ₆は凹部１０７の垂直方向のエッチングを促進するために使用する。 Next, the opening of the SiO ₂ film 101 is anisotropically dry-etched perpendicularly at a depth of 25 μm, for example, by dry etching using ICP (Inductively Coupled Plasma) discharge, so that the recess 107 serving as the nozzle portion 11 a of the nozzle hole 11 is formed. Is formed (FIG. 5H). In this case, for example, C ₄ F ₈ (carbon fluoride) and SF ₆ (sulfur fluoride) may be used as the etching gas, and these etching gases may be used alternately. Here, C ₄ F ₈ is used to protect the side surface of the recess 107 so that etching does not proceed in the side direction of the recess 107, and SF ₆ is used to promote the etching of the recess 107 in the vertical direction.

次に、ノズル孔１１の導入口部分１１ｂとなる部分１０５ｂのＳｉＯ₂膜１０１のみが無くなるように、例えばフッ酸水溶液とフッ化アンモニウム水溶液を１対６で混合した緩衝フッ酸水溶液でハーフエッチングする（図６（Ｉ））。
そして、再度ＩＣＰ放電によるドライエッチングによりＳｉＯ₂膜１０１の開口部を、例えば４０μｍの深さで垂直に異方性ドライエッチングし、噴射口部分１１ａ及び導入口部分１１ｂを形成する（図６（Ｊ））。 Next, half etching is performed with, for example, a buffered hydrofluoric acid solution in which a hydrofluoric acid aqueous solution and an ammonium fluoride aqueous solution are mixed 1: 6 so that only the SiO ₂ film 101 of the portion 105b which becomes the introduction port portion 11b of the nozzle hole 11 is eliminated. (FIG. 6 (I)).
Then, the opening of the SiO ₂ film 101 is again anisotropically dry-etched vertically at a depth of, for example, 40 μm by dry etching using ICP discharge to form the injection port portion 11a and the introduction port portion 11b (FIG. 6 (J )).

次に、シリコン基板１００の表面に残るＳｉＯ₂膜１０１をフッ酸水溶液で除去する（図６（Ｋ））。
そして、シリコン基板１００の接合側の面１００ｂに、両面接着シート５０を介して、ガラス等の透明材料よりなる支持基板１２０を貼り付ける（図６（Ｌ））。この両面接着シート５０には、例えば、セルファＢＧ（登録商標：積水化学工業）を用いる。両面接着シート５０は自己剥離層５１を持ったシート（自己剥離型シート）で、その両面には接着面を有し、その一方の面にはさらに自己剥離層５１を備え、この自己剥離層５１は紫外線または熱などの刺激によって接着力が低下するようになっている。 Next, the SiO ₂ film 101 remaining on the surface of the silicon substrate 100 is removed with an aqueous hydrofluoric acid solution (FIG. 6K).
Then, the support substrate 120 made of a transparent material such as glass is attached to the surface 100b on the bonding side of the silicon substrate 100 via the double-sided adhesive sheet 50 (FIG. 6L). For this double-sided adhesive sheet 50, for example, Selfa BG (registered trademark: Sekisui Chemical Co., Ltd.) is used. The double-sided adhesive sheet 50 is a sheet having a self-peeling layer 51 (self-peeling type sheet), which has an adhesive surface on both surfaces, and further includes a self-peeling layer 51 on one surface. The adhesive strength is reduced by stimuli such as ultraviolet rays or heat.

このように、両面接着シート５０の接着面のみよりなる面５０ａを支持基板１２０の面と向かい合わせ、両面接着シート５０の自己剥離層５１を備えた側の面５０ｂをシリコン基板１００の接合側の面１００ｂと向かい合わせ、これらの面を減圧環境下（１０Ｐａ以下）、例えば真空中で貼り合わせる。こうすることによって、接着界面に気泡が残らず、きれいな接着が可能になる。接着界面に気泡が残ると、研磨加工で薄板化されるシリコン基板１００の板厚がばらつく原因となる。また、シリコン基板１００と支持基板１２０とを両面接着シート５０を介して貼り合わせるだけでよいので、従来のようにシリコン基板１００のノズル孔１１に接着樹脂等の異物が入り込むことがなく、このためシリコン基板１００から両面接着シート５０を分離する際にシリコン基板１００に割れや欠けが生じることはなく、ノズルプレート１の歩留まりを向上させ、生産性を飛躍的に向上させることができる。 In this way, the surface 50a consisting only of the adhesive surface of the double-sided adhesive sheet 50 faces the surface of the support substrate 120, and the side surface 50b of the double-sided adhesive sheet 50 provided with the self-peeling layer 51 is on the bonding side of the silicon substrate 100. Facing the surface 100b, these surfaces are bonded together under a reduced pressure environment (10 Pa or less), for example, in a vacuum. By doing so, no bubbles remain at the bonding interface, and clean bonding is possible. If bubbles remain at the bonding interface, the thickness of the silicon substrate 100 that is thinned by polishing processing varies. Further, since it is only necessary to bond the silicon substrate 100 and the support substrate 120 through the double-sided adhesive sheet 50, foreign substances such as adhesive resin do not enter the nozzle holes 11 of the silicon substrate 100 as in the prior art. When the double-sided adhesive sheet 50 is separated from the silicon substrate 100, the silicon substrate 100 is not cracked or chipped, so that the yield of the nozzle plate 1 can be improved and the productivity can be dramatically improved.

なお、上記の説明では両面接着シート５０の一方の面５０ｂにのみ自己剥離層５１を備えている場合を示したが、自己剥離層５１は両面接着シート５０の両方の面５０ａ、５０ｂに設けたものであってもよい。この場合は、シリコン基板１００の薄板化加工時には、自己剥離層を持った両面５０ａ、５０ｂでそれぞれシリコン基板１００と支持基板１２０に接着した状態でシリコン基板１００を加工することができ、処理後には自己剥離層を有する両面５０ａ、５０ｂにおいて、シリコン基板１００と支持基板１２０を剥離することができる。 In the above description, the case where the self-peeling layer 51 is provided only on one surface 50b of the double-sided adhesive sheet 50 is shown, but the self-peeling layer 51 is provided on both surfaces 50a and 50b of the double-sided adhesive sheet 50. It may be a thing. In this case, at the time of thinning the silicon substrate 100, the silicon substrate 100 can be processed with both surfaces 50a and 50b having self-peeling layers adhered to the silicon substrate 100 and the support substrate 120, respectively. The silicon substrate 100 and the support substrate 120 can be peeled on both surfaces 50a and 50b having a self-peeling layer.

次に、シリコン基板１００の液滴吐出面１００ａをバックグラインダー（図示せず）によって研削加工し、噴射口部分１１ａの先端が開口するまでシリコン基板１００を薄くする（図７（Ｍ））。さらに、ポリッシャー、ＣＭＰ装置によって液滴吐出面１００ａを研磨し、噴射口部分１１ａの先端部の開口を行っても良い。このとき、噴射口部分１１ａ及び導入口部分１１ｂの内壁は、ノズル内の研磨材の水洗除去工程などによって洗浄する。 Next, the droplet discharge surface 100a of the silicon substrate 100 is ground by a back grinder (not shown), and the silicon substrate 100 is thinned until the tip of the ejection port portion 11a is opened (FIG. 7M). Further, the droplet discharge surface 100a may be polished by a polisher or a CMP apparatus to open the tip of the ejection port portion 11a. At this time, the inner walls of the injection port portion 11a and the introduction port portion 11b are cleaned by a water washing and removing process of the abrasive in the nozzle.

なお、噴射口部分１１ａの先端部の開口は、ドライエッチングで行っても良い。例えば、ＳＦ₆をエッチングガスとするドライエッチングで、噴射口部分１１ａの先端部までシリコン基板１００を薄くし、表面に露出した噴射口部分１１ａの先端部のＳｉＯ₂膜を、ＣＦ₄又はＣＨＦ₃等のエッチングガスとするドライエッチングによって除去してもよい。 Note that the opening at the tip of the injection port portion 11a may be performed by dry etching. For example, by dry etching using SF ₆ as an etching gas, the silicon substrate 100 is thinned to the tip of the jet port portion 11a, and the SiO ₂ film at the tip portion of the jet port portion 11a exposed on the surface is CF ₄ or CHF _3. It may be removed by dry etching using an etching gas such as.

次に、支持基板１２０側からＵＶ光を照射して両面接着シート５０の自己剥離層５１をシリコン基板１００の接合面１００ｂから剥離させ、支持基板１２０をシリコン基板１００から取り外す（図７（Ｎ））。 Next, UV light is irradiated from the support substrate 120 side to peel the self-peeling layer 51 of the double-sided adhesive sheet 50 from the bonding surface 100b of the silicon substrate 100, and the support substrate 120 is removed from the silicon substrate 100 (FIG. 7N). ).

（親インク膜（親水性膜）形成工程）
次に、ノズル孔１１（噴射口部分１１ａ及び導入口部分１１ｂ）の内壁を含むシリコン基板１００の全面に例えば膜厚１μｍのＳｉＯ₂膜１５を形成する（図７（Ｏ））。ＳｉＯ₂膜１５は、例えば熱酸化装置にシリコン基板１００をセットし、酸化温度１０７５℃、酸素と水蒸気の混合雰囲気中で４時間熱酸化処理を行うことにより形成する。このＳｉＯ₂膜１５は、親インク膜（この液滴吐出ヘッドをインクジェットヘッド以外で用いる場合にあっては、親水性膜）となるものである。 (Process for forming ink-philic film (hydrophilic film))
Next, an SiO ₂ film 15 having a film thickness of, for example, 1 μm is formed on the entire surface of the silicon substrate 100 including the inner walls of the nozzle holes 11 (the injection port portion 11a and the introduction port portion 11b) (FIG. 7O). The SiO ₂ film 15 is formed, for example, by setting the silicon substrate 100 in a thermal oxidation apparatus and performing a thermal oxidation treatment for 4 hours in an oxygen and water vapor mixed atmosphere at an oxidation temperature of 1075 ° C. This SiO ₂ film 15 becomes a parent ink film (a hydrophilic film when this droplet discharge head is used other than an ink jet head).

なお、親インク膜（親水性膜）はＳｉＯ₂膜１５に限られず、親インク性（親水性）のある材料ならば、他の材料を用いて親インク膜（親水性膜）を形成してもよい。また、親インク膜（親水性膜）の形成方法も熱酸化に限られず、ディップ、スパッタ、又はＣＶＤ等により形成してもよい。 It should be noted that the ink-philic film (hydrophilic film) is not limited to the SiO ₂ film 15, and if the ink-philic (hydrophilic) material is used, another material is used to form the ink-philic film (hydrophilic film). Also good. Further, the method for forming the ink-philic film (hydrophilic film) is not limited to thermal oxidation, and it may be formed by dipping, sputtering, CVD, or the like.

（親インク膜（親水性膜）除去工程）
次に、シリコン基板１００の液滴吐出面１００ａをバックグラインダー（図示せず）によって研削加工し、液滴吐出面１００ａに形成されたＳｉＯ₂膜１５を除去する（図７（Ｐ））。さらに、ポリッシャー、ＣＭＰ装置によって液滴吐出面１００ａを研磨してもよい。これにより、後述するＤＬＣ膜形成工程において、親インク膜（親水性膜）の材料を問わず、シリコン基板１００とＤＬＣ膜との密着性が良好となる。
なお、シリコン基板１００と親インク膜（親水性膜）との密着性が良好の場合、すなわち親インク膜（親水性膜）の材料としてＤＬＣ膜との密着性が良好な材料を用いる場合には、この液滴吐出面１００ａに形成されたＳｉＯ₂膜１５を除去する工程を省略してもよい。 (Step of removing the ink-philic film (hydrophilic film))
Next, the droplet discharge surface 100a of the silicon substrate 100 is ground by a back grinder (not shown), and the SiO ₂ film 15 formed on the droplet discharge surface 100a is removed (FIG. 7 (P)). Further, the droplet discharge surface 100a may be polished by a polisher or a CMP apparatus. Thereby, in the DLC film formation process mentioned later, the adhesiveness of the silicon substrate 100 and a DLC film becomes favorable irrespective of the material of a parent ink film (hydrophilic film).
When the adhesion between the silicon substrate 100 and the ink-philic film (hydrophilic film) is good, that is, when a material having good adhesion with the DLC film is used as the material of the ink-philic film (hydrophilic film). The step of removing the SiO ₂ film 15 formed on the droplet discharge surface 100a may be omitted.

（Ｏ₂アッシング工程）
次に、シリコン基板１００とＤＬＣ膜との密着性向上のため、シリコン基板１００の液滴吐出面１００ａにＯ₂アッシングをおこなう（図８（Ｑ））。 (O ₂ ashing process)
Next, in order to improve the adhesion between the silicon substrate 100 and the DLC film, O ₂ ashing is performed on the droplet discharge surface 100a of the silicon substrate 100 (FIG. 8Q).

（ＤＬＣ膜形成工程）
次に、シリコン基板１００の液滴吐出面１００ａの全面に例えば膜厚５μｍのＤＬＣ膜１３をＥＣＲ−スパッタにより形成する（図８（Ｒ））。なお、ＤＬＣ膜１３の形成方法としては、ＥＣＲ−スパッタ以外にもＲＦ−ＣＶＤ等を用いることができる。 (DLC film formation process)
Next, a DLC film 13 of, eg, a 5 μm-thickness is formed on the entire surface of the droplet discharge surface 100a of the silicon substrate 100 by ECR-sputtering (FIG. 8R). As a method for forming the DLC film 13, RF-CVD or the like can be used in addition to ECR-sputtering.

（凹凸部形成工程）
次に、ＤＬＣ膜１３の表面の全面に凹凸１４をラビングによって、例えばその凹凸のピッチＰが５μｍ、深さＨが２μｍで形成する（図８（Ｓ））。ＤＬＣ膜１３の表面は、この凹凸１４によって構造的に撥水性が付与されている。 (Unevenness forming process)
Next, the unevenness 14 is formed on the entire surface of the DLC film 13 by rubbing, for example, with the unevenness pitch P of 5 μm and depth H of 2 μm (FIG. 8 (S)). The surface of the DLC film 13 is structurally provided with water repellency by the irregularities 14.

なお、凹凸１４の形成方法はラビングに限られず、ブラスト、プラズマ処理、又はアッシング等を用いてもよい。また、凹凸１４の表面に、さらに例えばフッ素系化合物による撥水膜をＥＣＲ−スパッタ、ＲＦ−ＣＶＤ、又はディップコ−タ等により形成してもよい。 The method for forming the irregularities 14 is not limited to rubbing, and blasting, plasma treatment, ashing, or the like may be used. Further, a water-repellent film made of, for example, a fluorine-based compound may be formed on the surface of the unevenness 14 by ECR-sputtering, RF-CVD, dip coating, or the like.

以上により、噴射口部分１１ａとこれより径の大きい導入口部分１１ｂとからなるノズル孔１１を有し、かつ所要の厚さに薄板化されたノズルプレート１（シリコン基板１００）が作製される。 As described above, the nozzle plate 1 (silicon substrate 100) having the nozzle hole 11 including the injection port portion 11a and the inlet port portion 11b having a larger diameter and having a reduced thickness is manufactured.

（２）キャビティプレート２及び電極基板３の製造方法
ここでは、電極基板３にシリコン基板２００を接合した後、そのシリコン基板２００からキャビティプレート２を製造する方法について図９、図１０を参照して簡単に説明する。 (2) Manufacturing Method of Cavity Plate 2 and Electrode Substrate 3 Here, a method of manufacturing the cavity plate 2 from the silicon substrate 200 after bonding the silicon substrate 200 to the electrode substrate 3 will be described with reference to FIGS. Briefly described.

電極基板３は以下のようにして製造される。
まず、硼珪酸ガラス等からなる例えば厚さが１ｍｍのガラス基板３００に、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３２を形成する。なお、この凹部３２は個別電極３１の形状より少し大きめの溝状のものであり、個別電極３１ごとに複数形成される。
そして、凹部３２の内部に、例えばスパッタによりＩＴＯからなる個別電極３１を形成する。
その後、ドリル等によってインク供給孔３４となる孔部３４ａを形成することにより、電極基板３が作製される（図９（Ａ））。 The electrode substrate 3 is manufactured as follows.
First, a recess 32 is formed by etching a glass substrate 300 made of borosilicate glass or the like with a thickness of 1 mm, for example, with hydrofluoric acid using an etching mask made of, for example, gold or chromium. Note that the recess 32 has a groove shape slightly larger than the shape of the individual electrode 31, and a plurality of the recesses 32 are formed for each individual electrode 31.
Then, an individual electrode 31 made of ITO, for example, is formed inside the recess 32 by sputtering.
Thereafter, the hole 34a to be the ink supply hole 34 is formed by a drill or the like, whereby the electrode substrate 3 is manufactured (FIG. 9A).

次に、厚さが例えば５２５μｍのシリコン基板２００の両面を鏡面研磨した後に、シリコン基板２００の片面にプラズマＣＶＤによって例えば厚さ０．１μｍのＴＥＯＳからなるシリコン酸化膜（絶縁膜）２８を形成する（図９（Ｂ））。なお、シリコン基板２００を形成する前に、エッチングストップ技術を利用し振動板２２の厚みを高精度に形成するためのボロンドープ層を形成するようにしてもよい。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。 Next, after both surfaces of the silicon substrate 200 having a thickness of, for example, 525 μm are mirror-polished, a silicon oxide film (insulating film) 28 made of TEOS having a thickness of, for example, 0.1 μm is formed on one surface of the silicon substrate 200 by plasma CVD. (FIG. 9B). Note that before the silicon substrate 200 is formed, a boron doped layer for forming the thickness of the diaphragm 22 with high accuracy may be formed using an etching stop technique. Etching stop is defined as a state in which bubbles generated from the etching surface are stopped, and in actual wet etching, it is determined that the etching is stopped when the generation of bubbles is stopped.

そして、このシリコン基板２００と、図９（Ａ）のように作製された電極基板３を、例えば３６０℃に加熱し、シリコン基板２００に陽極を、電極基板３に陰極を接続して８００Ｖ程度の電圧を印加して陽極接合により接合する（図９（Ｃ））。
シリコン基板２００と電極基板３を陽極接合した後に、水酸化カリウム水溶液等で接合状態のシリコン基板２００をエッチングすることにより、シリコン基板２００の厚さを例えば１４０μｍになるまで薄板化する（図９（Ｄ））。 Then, the silicon substrate 200 and the electrode substrate 3 manufactured as shown in FIG. 9A are heated to, for example, 360 ° C., and the anode is connected to the silicon substrate 200 and the cathode is connected to the electrode substrate 3 to about 800V. A voltage is applied to join by anodic bonding (FIG. 9C).
After anodic bonding of the silicon substrate 200 and the electrode substrate 3, the silicon substrate 200 in a bonded state is etched with an aqueous potassium hydroxide solution or the like, thereby reducing the thickness of the silicon substrate 200 to, for example, 140 μm (FIG. 9 ( D)).

次に、シリコン基板２００の上面（電極基板３が接合されている面と反対側の面）の全面にプラズマＣＶＤによって例えば厚さ０．１μｍのＴＥＯＳ膜を形成する。
そして、このＴＥＯＳ膜に、吐出室２１となる凹部２５、オリフィス２３となる凹部２６、及びリザーバ２４となる凹部２７を形成するためのレジストをパターニングし、これらの部分のＴＥＯＳ膜をエッチング除去する。
その後、シリコン基板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、上記の各凹部２５〜２７を形成する（図１０（Ｅ））。このとき、配線のための電極取り出し部３０となる部分もエッチングして薄板化しておく。なお、図１０（Ｅ）のウェットエッチングの工程では、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。 Next, a TEOS film having a thickness of, for example, 0.1 μm is formed on the entire upper surface of the silicon substrate 200 (the surface opposite to the surface to which the electrode substrate 3 is bonded) by plasma CVD.
Then, the TEOS film is patterned with a resist for forming a recess 25 to be the discharge chamber 21, a recess 26 to be the orifice 23, and a recess 27 to be the reservoir 24, and the TEOS film in these portions is removed by etching.
Then, each said recessed part 25-27 is formed by etching the silicon substrate 200 with potassium hydroxide aqueous solution etc. (FIG.10 (E)). At this time, the portion that becomes the electrode extraction portion 30 for wiring is also etched and thinned. In the wet etching step of FIG. 10E, 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.

シリコン基板２００のエッチングが終了した後に、フッ酸水溶液でエッチングすることによりシリコン基板２００の上面に形成されているＴＥＯＳ膜を除去する（図１０（Ｆ））。
次に、シリコン基板２００の吐出室２１となる凹部２５等が形成された面に、プラズマＣＶＤによりＴＥＯＳ膜（絶縁膜）２８を例えば厚さ０．１μｍで形成する（図１０（Ｇ））。
その後、ＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）等によって電極取り出し部３０を開放する。また、電極基板３のインク供給孔３４となる孔部からレーザ加工を施してシリコン基板２００のリザーバ２４となる凹部２７の底部を貫通させ、インク供給孔３４を形成する（図１０（Ｈ））。また、振動板２２と個別電極３１の間の電極間ギャップの開放端部をエポキシ樹脂等の封止材（図示せず）を充填することにより封止する。また、図１、図２に示すように共通電極２９がスパッタによりシリコン基板２００の上面（ノズルプレート１との接合側の面）の端部に形成される。 After the etching of the silicon substrate 200 is completed, the TEOS film formed on the upper surface of the silicon substrate 200 is removed by etching with a hydrofluoric acid aqueous solution (FIG. 10F).
Next, a TEOS film (insulating film) 28 is formed to a thickness of, for example, 0.1 μm by plasma CVD on the surface of the silicon substrate 200 where the recesses 25 to be the discharge chambers 21 are formed (FIG. 10G).
Thereafter, the electrode extraction unit 30 is opened by RIE (Reactive Ion Etching) or the like. Further, laser processing is performed from the hole portion that becomes the ink supply hole 34 of the electrode substrate 3 to penetrate the bottom portion of the concave portion 27 that becomes the reservoir 24 of the silicon substrate 200, thereby forming the ink supply hole 34 (FIG. 10H). . Further, the open end portion of the interelectrode gap between the diaphragm 22 and the individual electrode 31 is sealed by filling a sealing material (not shown) such as an epoxy resin. Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the common electrode 29 is formed on the end of the upper surface of the silicon substrate 200 (the surface on the bonding side with the nozzle plate 1) by sputtering.

以上により、電極基板３に接合した状態のシリコン基板２００からキャビティプレート２が作製される。
そして最後に、このキャビティプレート２に、前述のように作製されたノズルプレート１を接着等により接合することにより、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。 As described above, the cavity plate 2 is manufactured from the silicon substrate 200 bonded to the electrode substrate 3.
Finally, the main body of the inkjet head 10 shown in FIG. 2 is manufactured by joining the nozzle plate 1 manufactured as described above to the cavity plate 2 by bonding or the like.

上記の実施形態では、ノズルプレートおよびインクジェットヘッド、ならびにこれらの製造方法について述べたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものでなく、本発明の思想の範囲内で種々変更することができる。例えば、ノズル孔より吐出される液状材料を変更することにより、図１１に示すインクジェットプリンタ４００のほか、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機ＥＬ表示装置の発光部分の形成、遺伝子検査等に用いられる生体分子溶液のマイクロアレイの製造など様々な用途の液滴吐出装置として利用することができる。 In the above embodiment, the nozzle plate, the inkjet head, and the manufacturing method thereof have been described. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the idea of the present invention. it can. For example, by changing the liquid material discharged from the nozzle holes, in addition to the inkjet printer 400 shown in FIG. 11, it is used for manufacturing color filters for liquid crystal displays, forming light emitting portions of organic EL display devices, genetic testing, and the like. It can be used as a droplet discharge device for various uses such as the production of a biomolecule solution microarray.

このように構成されたノズルプレート１においては、液滴吐出面１００ａに、耐摩耗性に優れ、酸やアルカリ性の溶液に対する耐性が高いＤＬＣ膜１３が形成されている。また、ＤＬＣ膜１３の表面に形成された凹凸１４によって構造的に撥水性が付与されている。したがって、ノズルプレート１の液滴吐出面１００ａは、長期に渡り安定した撥水性を維持することができる。撥水膜材料としてＤＬＣを用いているので、ノズルプレート１の液滴吐出面１００ａに、カーボン・ナノ・チューブ層よりも安価な撥水膜を形成することができる。また、ＤＬＣ膜１３上に撥水膜を形成した場合には、ノズルプレート１の液滴吐出面１００ａは、より長期に渡り安定した撥水性を維持することができる。 In the nozzle plate 1 configured as described above, a DLC film 13 having excellent wear resistance and high resistance to an acid or alkaline solution is formed on the droplet discharge surface 100a. Further, water repellency is structurally imparted by the unevenness 14 formed on the surface of the DLC film 13. Therefore, the droplet discharge surface 100a of the nozzle plate 1 can maintain a stable water repellency over a long period of time. Since DLC is used as the water repellent film material, a water repellent film that is less expensive than the carbon nano tube layer can be formed on the droplet discharge surface 100a of the nozzle plate 1. When a water repellent film is formed on the DLC film 13, the droplet discharge surface 100a of the nozzle plate 1 can maintain a stable water repellency for a longer period.

また、このように構成されたノズルプレート１の製造方法においては、ノズル孔１１が形成されたノズルプレート１の液滴吐出面１００ａにＯ₂アッシングをおこなうＯ₂アッシング工程と、ノズルプレート１の液滴吐出面１００ａにＤＬＣ膜１３を形成するＤＬＣ膜形成工程と、ＤＬＣ膜１３の表面に凹凸１４を形成する凹凸部形成工程とを有するため、長期に渡り安定した撥水性を維持でき、カーボン・ナノ・チューブ層よりも安価な撥水膜が液滴吐出面１００ａに形成されたノズルプレート１を製造することができる。また、ノズルプレート１の液滴吐出面１００ａにＯ₂アッシングをおこなっているので、液滴吐出面１００ａとＤＬＣ膜１３との密着性が向上する。 Further, in such configuration process for the preparation of the nozzle plate 1, the O ₂ ashing step of performing O ₂ ashing droplet ejection surface 100a of the nozzle plate 1 in which the nozzle hole 11 is formed, the liquid of the nozzle plate 1 Since it has a DLC film forming step for forming the DLC film 13 on the droplet discharge surface 100a and a concavo-convex portion forming step for forming the concavo-convex portion 14 on the surface of the DLC film 13, stable water repellency can be maintained over a long period of time. The nozzle plate 1 in which a water-repellent film that is less expensive than the nano-tube layer is formed on the droplet discharge surface 100a can be manufactured. In addition, since O ₂ ashing is performed on the droplet discharge surface 100a of the nozzle plate 1, the adhesion between the droplet discharge surface 100a and the DLC film 13 is improved.

また、Ｏ₂アッシング工程の前に、ノズル孔１１の内壁を含むノズルプレート１の全面に親インク膜（親水性膜）となるＳｉＯ₂膜１５を形成する親水性膜形成工程を有するので、より安定した液滴吐出特性を有するノズルプレート１を製造することができる。 In addition, since there is a hydrophilic film forming step for forming the SiO ₂ film 15 to be an ink-philic film (hydrophilic film) on the entire surface of the nozzle plate 1 including the inner wall of the nozzle hole 11 before the O ₂ ashing process, The nozzle plate 1 having stable droplet discharge characteristics can be manufactured.

また、親インク膜（親水性膜）形成工程とＯ₂アッシング工程との間に、ノズルプレート１の液滴吐出面１００ａに形成されたＳｉＯ₂膜１５を除去する親インク膜（親水性膜）除去工程を有するので、液滴吐出面１００ａとＤＬＣ膜１３の密着性が向上する。 Further, the ink-philic film (hydrophilic film) for removing the SiO ₂ film 15 formed on the droplet discharge surface 100a of the nozzle plate 1 between the ink-philic film (hydrophilic film) forming process and the O ₂ ashing process. Since the removing step is included, the adhesion between the droplet discharge surface 100a and the DLC film 13 is improved.

本発明の実施形態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である。It is a disassembled perspective view which shows schematic structure of the inkjet head which concerns on embodiment of this invention. 図１の右半分の概略構成を示すインクジェットヘッドの断面図である。It is sectional drawing of the inkjet head which shows schematic structure of the right half of FIG. 図２のインクジェットヘッドの上面図である。FIG. 3 is a top view of the inkjet head of FIG. 2. ノズルプレートの製造方法を示す製造工程の断面図である。It is sectional drawing of the manufacturing process which shows the manufacturing method of a nozzle plate. 図４に続く製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process following FIG. 図５に続く製造工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing process subsequent to FIG. 5. 図６に続く製造工程を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing step that follows FIG. 6. 図７に続く製造工程を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a manufacturing step that follows FIG. 7. キャビティプレート及び電極基板の製造方法を示す製造工程の断面図である。It is sectional drawing of the manufacturing process which shows the manufacturing method of a cavity plate and an electrode substrate. 図９に続く製造工程を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a manufacturing step that follows FIG. 9. 本発明の一実施の形態に係るインクジェットヘッドを使用したインクジェットプリンタの斜視図である。1 is a perspective view of an ink jet printer using an ink jet head according to an embodiment of the present invention.

Explanation of symbols

１ノズルプレート、２キャビティプレート、３電極基板、４駆動制御回路、１０インクジェットヘッド、１１ノズル孔、１１ａ噴射口部分、１１ｂ導入口部分、１３ＤＬＣ膜、１４凹凸、１５ＳｉＯ₂膜、２１吐出室、２２振動板、２３オリフィス、２４リザーバ、２５凹部、２６凹部、２７凹部、２８絶縁膜、２９共通電極、３０電極取り出し部、３１個別電極、３１ａリード部、３１ｂ端子部、３２凹部、３４インク供給孔、３５封止材、５０両面接着シート、５１自己剥離層、１００シリコン基板、１０１ＳｉＯ₂膜、１０２レジスト、１０６レジスト、１０７凹部、１２０支持基板、２００シリコン基板、３００ガラス基板、４００インクジェットプリンタ。 1 nozzle plate, 2 cavity plate, 3 the electrode substrate, 4 drive control circuit, 10 an ink jet head, 11 nozzles holes, 11a ejection port portion, 11b inlet portion, 13 DLC film, 14 uneven, 15 SiO ₂ film, 21 discharge chamber , 22 Diaphragm, 23 Orifice, 24 Reservoir, 25 Recess, 26 Recess, 27 Recess, 28 Insulating film, 29 Common electrode, 30 Electrode take-out part, 31 Individual electrode, 31a Lead part, 31b Terminal part, 32 Recess, 34 Ink Supply hole, 35 Sealing material, 50 Double-sided adhesive sheet, 51 Self-peeling layer, 100 Silicon substrate, 101 SiO ₂ film, 102 Resist, 106 Resist, 107 Recess, 120 Support substrate, 200 Silicon substrate, 300 Glass substrate, 400 Inkjet Printer.

Claims

A nozzle plate having nozzle holes for discharging droplets,
Forming a DLC film on the droplet discharge surface of the nozzle plate;
A nozzle plate, wherein irregularities are formed on the surface of the DLC film.

The nozzle plate according to claim 1, wherein a water repellent film is formed on the DLC film.

A droplet discharge head comprising the nozzle plate according to claim 1.

A droplet discharge apparatus comprising the droplet discharge head according to claim 3.

And O ₂ ashing step of performing O ₂ ashing droplet ejection surface of the nozzle plate where the nozzle holes are formed,
A DLC film forming step of forming a DLC film on the droplet discharge surface of the nozzle plate;
An uneven portion forming step of forming uneven portions on the surface of the DLC film;
A method for producing a nozzle plate, comprising:

6. The method of manufacturing a nozzle plate according to claim 5, further comprising a hydrophilic film forming step of forming a hydrophilic film on at least an inner wall of the nozzle hole before the O ₂ ashing step.

Between the hydrophilic film forming step and the O ₂ ashing step,
The method of manufacturing a nozzle plate according to claim 6, further comprising a hydrophilic film removing step of removing the hydrophilic film formed on the droplet discharge surface.