JP2009154502A - Method for manufacturing liquid discharge head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴を噴射するノズルに連通する圧力発生室を有するシリコン基板からなる流路形成基板を有する液体噴射ヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a liquid ejecting head having a flow path forming substrate made of a silicon substrate having a pressure generating chamber communicating with a nozzle for ejecting droplets.
液体噴射ヘッドの代表例としては、液滴としてインク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。このインクジェット式記録ヘッドの構造としては、例えば、圧力発生室が形成された流路形成基板の一方面側に圧電素子等の圧力発生手段が設けられると共に、流路形成基板の他方面側にノズルが穿設されたノズルプレートが接合されたものが知られている。 A typical example of the liquid ejecting head is an ink jet recording head that ejects ink droplets as droplets. As the structure of this ink jet recording head, for example, pressure generating means such as a piezoelectric element is provided on one side of a flow path forming substrate on which a pressure generating chamber is formed, and a nozzle is provided on the other side of the flow path forming substrate. A nozzle plate in which a nozzle plate is bonded is known.
ここで、インクジェット式記録ヘッドを構成する流路形成基板は、例えば、シリコンウェハに複数一体的に形成された後、シリコンウェハをブレイクパターンに沿って分割することによって形成される(例えば、特許文献1参照)。またこのような方法で流路形成基板を形成する場合、一般的には、ノズルプレート等をシリコンウェハの状態で流路形成基板に接合した後にシリコンウェハを分割している。 Here, the flow path forming substrate constituting the ink jet recording head is formed by, for example, integrally forming a plurality of silicon wafers on a silicon wafer and then dividing the silicon wafer along a break pattern (for example, Patent Documents). 1). When the flow path forming substrate is formed by such a method, generally, the silicon wafer is divided after the nozzle plate or the like is bonded to the flow path forming substrate in a silicon wafer state.
ところで、流路形成基板の周縁部には、例えば、ノズルプレート等との位置決めのための位置決め孔が形成されているものがある(例えば、特許文献2参照)。 By the way, the peripheral part of a flow path formation board | substrate has what has the positioning hole for positioning with a nozzle plate etc., for example (for example, refer patent document 2).
このように流路形成基板の周縁部に位置決め孔が形成されたインクジェット式記録ヘッドを製造する場合、シリコンウェハの状態においてブレイクパターンを構成する貫通孔と位置決め孔との間の部分に亀裂が生じてしまうという問題がある。 When manufacturing an ink jet recording head in which positioning holes are formed at the peripheral edge of the flow path forming substrate in this way, cracks occur in the portions between the through holes and the positioning holes that constitute the break pattern in the silicon wafer state. There is a problem that it ends up.
詳細には、流路形成基板が複数一体的に形成されたシリコンウェハに、流路形成基板とは異なる材料からなる接合基板、例えば、ノズルプレートを接合すると、その後これらの接合体に熱が加わると、両者の線膨張係数の違いによって接合体に反りが生じてしまうことがある。そして、この接合体の反りに起因して、上述したように流路形成基板の位置決め孔とブレイクパターンを構成する貫通孔との間の部分に亀裂が生じてしまうという問題がある。また、流路形成基板に、その厚さ方向の一部を除去した凹部が形成されている場合でも、凹部と貫通孔との間に亀裂が生じる虞がある。 Specifically, when a bonded substrate made of a material different from the flow path forming substrate, for example, a nozzle plate, is bonded to a silicon wafer in which a plurality of flow path forming substrates are integrally formed, heat is subsequently applied to these bonded bodies. Then, the bonded body may be warped due to the difference in linear expansion coefficient between the two. Due to the warpage of the joined body, there is a problem that a crack occurs in a portion between the positioning hole of the flow path forming substrate and the through hole constituting the break pattern as described above. Moreover, even when a recess is formed in the flow path forming substrate by removing a part in the thickness direction, there is a possibility that a crack may occur between the recess and the through hole.
なお、このような問題は、インク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドだけでなく、インク滴以外の液滴を噴射する液体噴射ヘッドを製造する際にも同様に生じる虞がある。 Such a problem may occur not only in an ink jet recording head that ejects ink droplets but also in manufacturing a liquid ejecting head that ejects droplets other than ink droplets.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、流路形成基板に対する亀裂の発生を防止することができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a liquid jet head capable of preventing the occurrence of cracks in a flow path forming substrate.
上記課題を解決する本発明は、ノズルに連通すると共に当該ノズルから液滴を噴射するための圧力が付与される圧力発生室が形成されたシリコン基板からなる流路形成基板と、該流路形成基板に接合され当該流路形成基板とは異なる材料からなる接合基板とを有すると共に、前記流路形成基板の一方面側の外縁部の一部に該外縁部の他の部分よりも剛性の低い低剛性部を有する液体噴射ヘッドの製造方法であって、シリコンウェハに前記流路形成基板を複数一体的に形成すると共に当該シリコンウェハの各流路形成基板間に複数の貫通孔が所定間隔で列設されてなるブレイクパターンを形成する工程と、前記流路形成基板に前記接合基板を接合する工程と、前記ブレイクパターンに沿って前記シリコンウェハを複数の前記流路形成基板に分割する工程とを具備し、且つ前記ブレイクパターンを形成する際、前記シリコンウェハの前記低剛性部に対応する部分には、前記貫通孔を連続して形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる本発明では、低剛性部に対応する部分では、ブレイクパターンの貫通孔を連続して形成するようにしたので、流路形成基板と接合基板との線膨張係数の違いに起因して低剛性部に亀裂が発生するのを防止することができる。
The present invention for solving the above-mentioned problems is a flow path forming substrate comprising a silicon substrate in which a pressure generating chamber is formed which communicates with a nozzle and is applied with a pressure for ejecting droplets from the nozzle, and the flow path forming A bonding substrate made of a material different from that of the flow path forming substrate and bonded to the substrate, and a part of the outer edge portion on one side of the flow path forming substrate has lower rigidity than the other portion of the outer edge portion A method of manufacturing a liquid jet head having a low rigidity portion, wherein a plurality of the flow path forming substrates are integrally formed on a silicon wafer, and a plurality of through holes are formed at predetermined intervals between the flow path forming substrates of the silicon wafer. A step of forming a break pattern arranged in a row; a step of bonding the bonding substrate to the flow path forming substrate; and dividing the silicon wafer into a plurality of flow path forming substrates along the break pattern And forming the break pattern, wherein the through hole is continuously formed in a portion corresponding to the low-rigidity portion of the silicon wafer. Is in the way.
In the present invention, since the break pattern through-holes are continuously formed in the portion corresponding to the low-rigidity portion, the low-rigidity is caused by the difference in the linear expansion coefficient between the flow path forming substrate and the bonding substrate. It is possible to prevent cracks from occurring in the part.
より具体的な構成としては、例えば、前記流路形成基板の周縁部の一部には、該周縁部の他の部分よりも厚さの薄い薄肉部が当該流路形成基板の外縁に亘って設けられており、該薄肉部が前記低剛性部を構成している。また例えば、前記流路形成基板の周縁部の一部には、当該流路形成基板を厚さ方向に貫通する貫通部が前記流路形成基板の外縁に近接して設けられ、前記流路形成基板の端部と前記貫通部との間の幅狭部が前記低剛性部を構成している。このような構造としても、上述した線膨張係数の違いに起因して低剛性部に亀裂が発生してしまうのを防止することができる。 As a more specific configuration, for example, a part of the peripheral edge of the flow path forming substrate has a thin part thinner than the other part of the peripheral edge across the outer edge of the flow path forming substrate. Provided, and the thin portion constitutes the low-rigidity portion. Further, for example, a part of the peripheral edge of the flow path forming substrate is provided with a penetrating portion that penetrates the flow path forming substrate in the thickness direction in the vicinity of the outer edge of the flow path forming substrate, A narrow portion between the end portion of the substrate and the penetrating portion constitutes the low rigidity portion. Even with such a structure, it is possible to prevent the low-rigidity portion from cracking due to the difference in the linear expansion coefficient described above.
ここで、前記接合基板としては、例えば、前記ノズルが穿設されたノズルプレートである。ノズルプレートは、シリコン単結晶とは線膨張係数が異なる材料、例えば、ステンレス鋼(SUS)等で形成されるが、このようなノズルプレートと流路形成基板との線膨張係数が違った場合でも、低剛性部に亀裂が発生するのを防止することができる。 Here, the bonding substrate is, for example, a nozzle plate in which the nozzle is formed. The nozzle plate is formed of a material having a linear expansion coefficient different from that of a silicon single crystal, for example, stainless steel (SUS). Even when such a nozzle plate and the flow path forming substrate have different linear expansion coefficients. It is possible to prevent cracks from occurring in the low rigidity portion.
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る製造方法によって製造されるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図2は、図1の平面図及び断面図である。図示するように、流路形成基板10は、本実施形態では面方位(110)のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化によって二酸化シリコンからなる弾性膜50が形成されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
1 is an exploded perspective view of an ink jet recording head manufactured by a manufacturing method according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of FIG. As shown in the figure, the flow
流路形成基板10には、隔壁11によって区画された複数の圧力発生室12がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板10の圧力発生室12の長手方向一端部側には、隔壁11によって区画され各圧力発生室12に連通するインク供給路13と連通路14とが設けられている。さらに、連通路14の外側には、各連通路14とそれぞれ連通する連通部15が設けられている。
In the flow
インク供給路13は、圧力発生室12の長手方向一端部側に連通し且つ圧力発生室12より小さい断面積を有する。例えば、本実施形態では、インク供給路13は、連通部15と各圧力発生室12との間の圧力発生室12側の流路を幅方向に絞ることで、圧力発生室12の幅より小さい幅で形成されている。なお本実施形態では、インク供給路13は流路の幅が片側から絞られているが、流路の幅が両側から絞られていてもよい。また流路の幅を絞るのではなく、流路の厚さを絞るようにしてもよい。各連通路14は、圧力発生室12の幅方向両側の隔壁11を連通部15側に延設してインク供給路13と連通部15との間の空間を区画することで形成されている。また連通部15は、後述する保護基板30のリザーバ部32と連通して、各圧力発生室12の共通のインク室(液体室)となるリザーバの一部を構成する。
The
流路形成基板10の開口面側には、各圧力発生室12のインク供給路13とは反対側の端部近傍に連通するノズル21が穿設された接合基板であるノズルプレート20が、接着剤等によって接合されている。このノズルプレート20は、本実施形態では、流路形成基板10とは線膨張係数の異なる材料、例えば、ステンレス鋼(SUS)によって形成されている。
Adhered to the opening surface side of the flow
またノズルプレート20の流路形成基板10とは反対側の表面には、その周縁部にヘッド情報が記録された記録部22が形成されている。具体的には、この記録部22は、例えば、QRコード等の2次元コードや、バーコード等である。また記録部22は、文字や記号等であってもよい。なお記録部22に記録されるヘッド情報は、例えば、ロット番号、インク吐出特性(液体噴射特性)、故障履歴及び修理履歴などの少なくとも1つを含むものである。
Further, on the surface of the
記録部22は、例えば、ノズルプレート20の表面を機械的に削る、或いはレーザ加工等により削ることで形成される。このような記録部22をノズルプレート20の表面に形成する場合、加工時の衝撃によってノズルプレート20の流路形成基板10との接合面に、いわゆる「凸打痕」と呼ばれる微小な突起(図示なし)が形成されてしまう。流路形成基板10とノズルプレート20とを接着剤で接着する場合、その接着剤の厚さは数μm程度であるため、ノズルプレート20にこのような突起が形成されていると、この突起が流路形成基板10に当接して流路形成基板10とノズルプレート20との間に必要以上の隙間が形成されてしまい、接着剤が流路内等に流れ出してしまうといった問題が生じる虞がある。
The
このため、流路形成基板10のノズルプレート20との接合面側には、記録部22に対向する位置に、ノズルプレート20の突起を収容可能な深さの凹部16が形成されている。また凹部16は、圧力発生室12を有する液体流路とは独立して形成され、記録部22と同一若しくはそれ以上の大きさで形成されている。本実施形態では、この凹部16は、流路形成基板10の周縁部に流路形成基板10の端部に亘って形成されている。すなわち凹部16は、記録部22に対向する領域から流路形成基板10の端部まで連続的に形成されている。
Therefore, a
流路形成基板10のノズルプレート20とは反対側の面には、上述したように弾性膜50が形成され、この弾性膜50上には、例えば、酸化ジルコニウム(ZrO2)からなる絶縁体膜55が形成されている。さらに、この絶縁体膜55上には、例えば、白金(Pt)、イリジウム(Ir)等からなる下電極膜60と、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電材料からなる圧電体層70と、イリジウム(Ir)等からなる上電極膜80とで構成される圧電素子300が形成されている。ここで、圧電素子300は、下電極膜60、圧電体層70及び上電極膜80を含む部分をいう。一般的には、圧電素子300の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層70を圧力発生室12毎にパターニングして構成する。本実施形態では、下電極膜60を圧電素子300の共通電極とし、上電極膜80を圧電素子300の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。
As described above, the
各圧電素子300の上電極膜80からは、例えば、金(Au)等からなるリード電極90が引き出され、このリード電極90を介して各圧電素子300に選択的に電圧が印加されるようになっている。
A
また流路形成基板10の圧電素子300側の面には、圧電素子300に対向する領域に圧電素子300を保護するための圧電素子保持部31を有する保護基板30が接合されている。圧電素子300は、この圧電素子保持部31内に配されているため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。なお、圧電素子保持部31は、密封されていてもよいし密封されていなくてもよい。
A
保護基板30には、流路形成基板10の連通部15に対向する領域に保護基板30を厚さ方向に貫通するリザーバ部32が形成されている。リザーバ部32は、弾性膜50及び絶縁体膜55に設けられた開口部を介して連通部15と連通し、これら連通部15とリザーバ部32とで複数の圧力発生室12に共通するリザーバ100を構成している。さらに、保護基板30の圧電素子保持部31とリザーバ部32との間の領域には、保護基板30を厚さ方向に貫通する露出孔33が設けられ、この露出孔33内に下電極膜60の一部及びリード電極90の先端部が露出されている。なお図示しないが、露出孔33に露出された下電極膜60及びリード電極90は、この露出孔33内に延設される接続配線によって圧電素子300を駆動するための駆動IC等と電気的に接続されている。
In the
保護基板30の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、流路形成基板10の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることが好ましく、例えば、流路形成基板10と同一材料であるシリコン単結晶基板が好適に用いられる。
Examples of the material of the
さらに、保護基板30のリザーバ部32に対応する領域上には、封止膜41及び固定板42とからなるコンプライアンス基板40が接合されている。封止膜41は、剛性が低く可撓性を有する材料からなり、この封止膜41によってリザーバ部32の一方面が封止されている。また、固定板42は、金属等の硬質の材料で形成される。この固定板42のリザーバ100に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口43となっているため、リザーバ100の一方面は可撓性を有する封止膜41のみで封止されている。
Further, a
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ100からノズル21に至るまで内部をインクで満たした後、図示しない駆動ICからの記録信号に従い、圧力発生室12に対応するそれぞれの圧電素子300に電圧を印加し、圧電素子300をたわみ変形させる。これにより各圧力発生室12内の圧力が高まりノズル21からインク滴が噴射する。
In such an ink jet recording head of the present embodiment, ink is taken in from an external ink supply means (not shown), filled with ink from the
以下、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について説明する。ちなみに、このようなインクジェット式記録ヘッドを構成する流路形成基板10及び保護基板30は、組立段階においてはシリコンウェハに複数一体的に形成されている。例えば、流路形成基板10の場合、図3(a)に示すように、6インチのシリコンウェハである流路形成基板用ウェハ110に複数一体的に形成される。そして、流路形成基板用ウェハ110を図中点線で示す切断予定線に沿って分割することによって複数の流路形成基板10が形成される。この切断予定線上には、図3(b)に示すように、複数の貫通孔201が所定間隔で配列されてなるブレイクパターン200が形成されている。ブレイクパターン200は各貫通孔201の間が脆弱部202となっており、流路形成基板用ウェハ110に外力を加えることでこれら脆弱部202に亀裂が入る。これにより流路形成基板用ウェハ110はブレイクパターン200に沿って複数の流路形成基板10に分割されることになる。なお、図3では貫通孔201を簡略化して長方形の開口形状で示しているが、この貫通孔201は、実際にはシリコンウェハである流路形成基板用ウェハ110の結晶面に沿った開口形状に形成される。例えば、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ110が面方位(110)のシリコンウェハであるため、貫通孔201は、(110)面に垂直な2つの(111)面に沿った開口形状に形成される。
Hereinafter, a method for manufacturing such an ink jet recording head will be described. Incidentally, a plurality of flow
図4、図5及び図7は、圧力発生室の長手方向における流路形成基板用ウェハの断面図であり、図6は、流路形成基板用ウェハの一部を拡大した平面図及び断面図である。これら図4〜図7を参照して、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明する。 4, 5, and 7 are cross-sectional views of the flow path forming substrate wafer in the longitudinal direction of the pressure generating chamber, and FIG. 6 is an enlarged plan view and cross sectional view of a part of the flow path forming substrate wafer. It is. With reference to FIGS. 4 to 7, a method of manufacturing the ink jet recording head according to the present embodiment will be described.
まずは図4(a)に示すように、所定厚さのシリコンウェハである流路形成基板用ウェハ110上に振動板を介して圧電素子300及びリード電極90を形成する。すなわち、流路形成基板用ウェハ110上に所定材料を順次積層及びパターニングして、弾性膜50、絶縁体膜55、下電極膜60、圧電体層70、上電極膜80及びリード電極90を形成する。なおこれら圧電素子300等の製造方法は、公知の技術であるため詳しい説明は省略する。
First, as shown in FIG. 4A, the
次に、図4(b)に示すように、保護基板30が複数一体的に形成されるシリコンウェハである保護基板用ウェハ130を、流路形成基板用ウェハ110上に、例えば、エポキシ系の接着剤等からなる接着層35によって接合する。ここで、保護基板用ウェハ130には、圧電素子保持部31、リザーバ部32及び露出孔33が予め形成されている。また、上述した流路形成基板用ウェハ110のブレイクパターン200と同様に、保護基板用ウェハ130の各保護基板30の間にも、ブレイクパターン210を構成する貫通孔211が形成されている。
Next, as shown in FIG. 4B, a
次いで、図4(c)に示すように、流路形成基板用ウェハ110を所定の厚さとなるまで薄くした後、図5(a)に示すように、流路形成基板用ウェハ110上に、例えば、保護膜51を新たに形成して所定形状にパターニングする。そして、図5(b)に示すように、この保護膜51をマスクとして流路形成基板用ウェハ110を異方性エッチング(ウェットエッチング)して、流路形成基板用ウェハ110に圧力発生室12、インク供給路13、連通路14、連通部15、凹部16及びブレイクパターン200を構成する各貫通孔201を形成する。
Next, as shown in FIG. 4 (c), after the flow path forming
このように流路形成基板用ウェハ110に流路形成基板10を複数一体的に形成した状態では、図6に示すように、各流路形成基板10の外縁部(流路形成基板10の端部近傍)の一部には、流路形成基板10の外縁部の他の部分よりも剛性の低い低剛性部150が形成されている。本実施形態では、各流路形成基板10の外周部には凹部16が形成されていることで、流路形成基板10の外縁部には、外縁部の他の部分よりも厚さの薄い薄肉部10aが存在し、低剛性部150はこの薄肉部10aによって構成されている。つまり、低剛性部150は、流路形成基板10の外縁部の他の部分よりも厚さが薄くなっていることで、他の部分よりも剛性が低くなっている。
In a state where a plurality of the flow
そして、上述したようにエッチングによってブレイクパターン200を形成する際、本発明では、流路形成基板用ウェハ110の低剛性部150に対応する部分には、ブレイクパターン200を構成する貫通孔201Aを、低剛性部150に対応する部分に亘って連続して形成するようにした。すなわち、ブレイクパターン200は、基本的には貫通孔201と各貫通孔201の間の脆弱部202とで構成されるが、低剛性部150に対応する部分以外には、脆弱部202を設けることなく貫通孔201Aのみを設けるようにした。
Then, when the
次いで、図7(a)に示すように、流路形成基板用ウェハ110の圧力発生室12が開口する面側の保護膜51を除去し、各流路形成基板10に対応する部分にノズルプレート20を接着剤25によってそれぞれ接合する。例えば、接着剤25として熱硬化型の接着剤を用いた場合、流路形成基板用ウェハ110とノズルプレート20との間に未硬化の接着剤25を挟んだ状態で接着剤25を加熱硬化させる。
Next, as shown in FIG. 7A, the
ここで、接着剤25を硬化させる際の加熱により、流路形成基板用ウェハ110とノズルプレート20との線膨張係数の違いに起因して、流路形成基板用ウェハ110には変形(反り)が生じ、この流路形成基板用ウェハ110の変形に伴う応力が低剛性部150にかかる。そして、低剛性部150に対向する領域に、ブレイクパターン200として貫通孔201と脆弱部202とを形成した場合、貫通孔201から低剛性部150に向かって亀裂が生じてしまう虞がある。
Here, due to the heating when the adhesive 25 is cured, the flow path forming
各流路形成基板10は、加熱により広がる方向に変形しようとするため、例えば、流路形成基板用ウェハ110に各流路形成基板10が千鳥状に配置された部分では、図3(b)中に矢印で示すように、各流路形成基板10には、隣接する流路形成基板10の異なる向きの応力が作用する。すなわち、千鳥状に配置された各流路形成基板10には複数の向きの応力が働く。このため、千鳥状に配置された流路形成基板10の外縁部に設けられている低剛性部150には特に亀裂が生じ易い。
Since each flow
しかしながら本発明では、上述したように低剛性部150に対応する部分に、貫通孔201Aのみを連続して形成するようにしたため(図6)、この貫通孔201Aによって低剛性部150にかかる応力が緩和されるせいか、低剛性部150に亀裂が生じるのを防止することができる。勿論、千鳥状に配置された流路形成基板10の低剛性部150に対する亀裂の発生も防止することができる。また接着剤25の硬化時だけでなく、何れの要因によるものであっても、低剛性部150に亀裂が発生するのを防止することができる。
However, in the present invention, since only the through
なおその後は、図7(b)に示すように、保護基板用ウェハ130にコンプライアンス基板40を接合し、例えば、エキスパンドテープ等を用いて、流路形成基板用ウェハ110及び保護基板用ウェハ130をブレイクパターン200,210に沿って分割する。これにより、上述した構造のインクジェット式記録ヘッドが製造される。
After that, as shown in FIG. 7B, the
なお、本実施形態では、薄肉部10aのみで構成される低剛性部150を説明したが、例えば、図8に示すように、一部が薄肉部10aによって構成される低剛性部150Aであっても、亀裂が生じる虞はある。すなわち、凹部16が流路形成基板10の周縁部の一部に設けられ、その壁部17の幅が比較的狭い場合には、壁部17と薄肉部10aとで構成される低剛性部150Aであっても亀裂が生じる虞がある。そして、このような構造のインクジェット式記録ヘッドを製造する際であっても、低剛性部150Aに対応する部分に、ブレイクパターン200を構成する貫通孔201Aを連続して形成することで、低剛性部150Aに亀裂が発生するのを防止することができる。
In the present embodiment, the low-
(実施形態2)
図9は、実施形態2に係るインクジェット式記録ヘッドの概略斜視図であり、図10は、実施形態2に係る製造方法を示す図であり、流路形成基板用ウェハの一部を拡大した平面図及び断面図である。なお、同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a schematic perspective view of the ink jet recording head according to the second embodiment, and FIG. 10 is a diagram illustrating the manufacturing method according to the second embodiment, and is an enlarged plan view of a part of the flow path forming substrate wafer. It is a figure and sectional drawing. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member and the overlapping description is abbreviate | omitted.
本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドは、図9に示すように、ノズルプレート20の記録部及び流路形成基板10の凹部が設けられていない代わりに、流路形成基板10の周縁部に、流路形成基板10を厚さ方向に貫通する貫通部である位置決め孔18が設けられている。また、この位置決め孔18に対応して、保護基板30及びノズルプレート20にも、それぞれ位置決め孔34,23が形成されている以外は、実施形態1と同様の構成である。なおこれらの位置決め孔18,23,34は、製造過程において位置決めピンを挿入することで、流路形成基板10と、ノズルプレート20及び保護基板30とを位置決めするために用いられる。
As shown in FIG. 9, the ink jet recording head according to the present embodiment is not provided with the recording portion of the
このような本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドも、実施形態1で説明した製造方法によって製造される。そして、流路形成基板用ウェハ110に流路形成基板10を複数一体的に形成した状態において、図10に示すように、各流路形成基板10の外縁部(流路形成基板10の端部近傍)の一部には、流路形成基板10の外縁部の他の部分よりも剛性の低い低剛性部150Bが形成されることになる。本実施形態では、各流路形成基板10の外周部には位置決め孔18が形成されているため、この位置決め孔18と流路形成基板の端部との間の部分が、外縁部の他の部分よりも幅Wの薄い幅狭部10bとなっている。そして、外縁部の他の部分よりも剛性の低い低剛性部150Bは、この幅狭部10bによって構成されている。
Such an ink jet recording head according to this embodiment is also manufactured by the manufacturing method described in the first embodiment. Then, in a state where a plurality of flow
このような低剛性部150Bが流路形成基板10に存在する場合であっても、ブレイクパターン200を構成する貫通孔201Aを、低剛性部150Bに対応する部分に亘って連続して形成することで、低剛性部150Bに亀裂が生じるのを防止することができる。
Even when such a low-
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、成膜及びリソグラフィ法を応用して製造される薄膜型の圧電素子を有するインクジェット式記録ヘッドを例示したが、勿論、本発明はこのようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法に限定されるものではない。本発明は、例えば、各層が成膜及びリソグラフィ法により形成された(いわゆる薄膜型の)圧電素子や、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる(いわゆる縦振動型の)圧電素子を具備するインクジェット式記録ヘッドの製造方法にも適用することができる。
(Other embodiments)
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, of course, this invention is not limited to these embodiment. For example, in the above-described embodiment, an ink jet recording head having a thin film type piezoelectric element manufactured by applying a film forming and lithography method is exemplified. Of course, the present invention is a manufacturing method of such an ink jet recording head. The method is not limited. The present invention is, for example, a piezoelectric element (so-called thin film type) in which each layer is formed by film formation and lithography, or a piezoelectric material and an electrode forming material that are alternately stacked to expand and contract in the axial direction (so-called longitudinal vibration type) The present invention can also be applied to a method of manufacturing an ink jet recording head having a piezoelectric element.
さらに、本発明は、例えば、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズルから液滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズルから液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエータを具備するインクジェット式記録ヘッドの製造方法にも適用することができる。 Furthermore, the present invention provides an ink jet recording head in which a heat generating element is disposed in a pressure generating chamber and a droplet is ejected from a nozzle by a bubble generated by heat generated by the heat generating element, or between a diaphragm and an electrode. The ink jet recording head can be applied to a method of manufacturing an ink jet recording head including a so-called electrostatic actuator in which a vibration plate is deformed by electrostatic force to discharge a droplet from a nozzle.
さらに、上述した実施形態においては、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を一例として本発明を説明したが、これに限定されず、本発明は、広く液体噴射ヘッドの製造方法全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射するものの製造方法にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレー、FED(電界放出ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。 Furthermore, in the above-described embodiment, the present invention has been described with respect to an example of a method for manufacturing an ink jet recording head. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is intended for a wide range of methods for manufacturing a liquid jet head. Of course, the present invention can also be applied to a manufacturing method for ejecting liquids other than ink. Other liquid ejecting heads include, for example, various recording heads used in image recording apparatuses such as printers, color material ejecting heads used in the manufacture of color filters such as liquid crystal displays, organic EL displays, and FEDs (field emission displays). Examples thereof include an electrode material ejection head used for electrode formation, a bioorganic matter ejection head used for biochip production, and the like.
10 流路形成基板、 10a 薄肉部、 10b 幅狭部、 11 隔壁、 12 圧力発生室、 13 インク供給路、 14 連通路、 15 連通部、 16 凹部、 17 壁部、 18 位置決め孔、 20 ノズルプレート、 21 ノズル、 22 記録部、 25 接着剤、 30 保護基板、 40 コンプライアンス基板、 50 弾性膜、 55 絶縁体膜、 60 下電極膜、 70 圧電体層、 80 上電極膜、 90 リード電極、 110 流路形成基板用ウェハ、 130 保護基板用ウェハ、 150 低剛性部、 200 ブレイクパターン、 201 貫通孔、 202 脆弱部、 300 圧電素子
DESCRIPTION OF
Claims (4)
シリコンウェハに前記流路形成基板を複数一体的に形成すると共に当該シリコンウェハの各流路形成基板間に複数の貫通孔が所定間隔で列設されてなるブレイクパターンを形成する工程と、前記流路形成基板に前記接合基板を接合する工程と、前記ブレイクパターンに沿って前記シリコンウェハを複数の前記流路形成基板に分割する工程とを具備し、
且つ前記ブレイクパターンを形成する際、前記シリコンウェハの前記低剛性部に対応する部分には、前記貫通孔を連続して形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。 A flow path forming substrate made of a silicon substrate in which a pressure generation chamber is formed which communicates with the nozzle and is supplied with pressure for ejecting droplets from the nozzle, and the flow path forming substrate bonded to the flow path forming substrate And a bonding substrate made of a material different from that of the flow path forming substrate, and a low-rigidity portion whose rigidity is lower than that of the other portion of the outer edge portion at a part of the outer edge portion on one side of the flow path forming substrate. A manufacturing method comprising:
Forming a plurality of the flow path forming substrates integrally on a silicon wafer and forming a break pattern in which a plurality of through holes are arranged at predetermined intervals between the flow path forming substrates of the silicon wafer; and Bonding the bonding substrate to a path forming substrate, and dividing the silicon wafer into a plurality of the flow path forming substrates along the break pattern,
In addition, when the break pattern is formed, the through hole is continuously formed in a portion corresponding to the low rigidity portion of the silicon wafer.
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JP2012146840A (en) * | 2011-01-13 | 2012-08-02 | Seiko Epson Corp | Silicon device, and method of manufacturing silicon device |
JP2013193422A (en) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Ricoh Co Ltd | Method for manufacturing plate-like member, and liquid drop ejection head and image forming apparatus |
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- 2007-12-28 JP JP2007338597A patent/JP2009154502A/en not_active Withdrawn
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