JP2009262414A - Nozzle substrate made of silicone, droplet discharge head, liquid discharge apparatus, manufacturing method of nozzle substrate made of silicone, manufacturing method of droplet discharge head, and manufacturing method of droplet discharge apparatus - Google Patents

Nozzle substrate made of silicone, droplet discharge head, liquid discharge apparatus, manufacturing method of nozzle substrate made of silicone, manufacturing method of droplet discharge head, and manufacturing method of droplet discharge apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nozzle substrate made of silicone, or the like, in which underlaying silicone is prevented from being eluted because a discharge liquid erodes a protective film. <P>SOLUTION: The nozzle substrate 1 made of silicone has a nozzle hole 11. A discharge liquid resistant protective film A is formed continuously from a surface 1a on the droplet discharge side of the nozzle hole 11 to the opposite surface 1b of the surface on the droplet discharge side via the inner wall 11c of the nozzle hole 11. The discharge liquid resistant protective film A is an oxide film 12 formed by anodic oxidization. The manufacturing method of the nozzle substrate 1 made of silicone includes steps of: forming a recess 110 in a silicone base material 100; laminating a supporting substrate 50 having a through-hole 50a of a larger diameter than the recess 110 so that the recess 110 and the through-hole 50a are coaxially arranged; opening the recess 110 by thinning the opposite surface 100c of the surface with the recess formed therein; forming a continuous oxide film 12 by anodizing the silicone base material 100; and peeling off the supporting substrate 50. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリコン製ノズル基板、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、シリコン製ノズル基板の製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び液滴吐出装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a silicon nozzle substrate, a droplet discharge head, a droplet discharge device, a method for manufacturing a silicon nozzle substrate, a method for manufacturing a droplet discharge head, and a method for manufacturing a droplet discharge device.

液滴吐出装置において、吐出液が腐食性の液体である場合、保護膜を形成してシリコン基板を保護し、下地となるシリコンの溶出を防止する必要がある。シリコン基材に保護膜を形成するにあたっては、シリコン基材にノズル凹部を設けて熱酸化膜を形成し、支持基板を貼り付けてノズル凹部を開口し、開口した側の面に低温酸化膜を形成していた。低温酸化プロセスによって酸化膜を形成するのは、熱酸化プロセスによって形成すると、支持基板が熱により剥離してしまうからである(例えば、特許文献1参照)。   In the droplet discharge device, when the discharge liquid is a corrosive liquid, it is necessary to form a protective film to protect the silicon substrate and prevent the elution of silicon as a base. When forming a protective film on a silicon substrate, a nozzle recess is provided on the silicon substrate to form a thermal oxide film, a support substrate is attached, the nozzle recess is opened, and a low-temperature oxide film is formed on the open side surface. Was forming. The reason why the oxide film is formed by the low-temperature oxidation process is that the support substrate is peeled off by heat when formed by the thermal oxidation process (for example, see Patent Document 1).

特開2007−98888号公報(第9頁−10頁、図7)JP 2007-98888 (pages 9-10, FIG. 7)

特許文献1記載の技術では、熱酸化膜と低温酸化膜とからなる保護膜の界面で結晶が不連続になり、この部分から吐出液が浸食し、下地のシリコンを溶出させて液滴吐出装置にダメッジを与えるおそれがあった。   In the technique described in Patent Document 1, the crystal becomes discontinuous at the interface of the protective film composed of the thermal oxide film and the low-temperature oxide film, the discharge liquid erodes from this part, and the underlying silicon is eluted to drop the droplet discharge device. There was a risk of damaging it.

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、吐出液が保護膜を浸食して下地のシリコンを溶出させることがないシリコン製ノズル基板、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、シリコン製ノズル基板の製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び液滴吐出装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and a silicon nozzle substrate, a droplet discharge head, and a droplet discharge device in which a discharge liquid does not erode a protective film and elute the underlying silicon. Another object is to provide a method for manufacturing a silicon nozzle substrate, a method for manufacturing a droplet discharge head, and a method for manufacturing a droplet discharge device.

本発明に係るシリコン製ノズル基板は、液滴を吐出するためのノズル孔を有し、ノズル孔の液滴吐出側の面からノズル孔の内壁を経て液滴吐出側の面と反対側の面まで耐吐出液保護膜が連続して形成され、耐吐出液保護膜は陽極酸化により形成された酸化膜である。
液滴吐出側の面からノズル孔内壁を経て液滴吐出側の面と反対側の面まで耐吐出液保護膜が連続して形成されているので、吐出液が耐吐出液保護膜を浸食してシリコンにダメージを与えることがなく、耐久性に優れる。
The silicon nozzle substrate according to the present invention has a nozzle hole for discharging a droplet, and is a surface opposite to the surface on the droplet discharge side from the surface on the droplet discharge side of the nozzle hole through the inner wall of the nozzle hole. The discharge-resistant protective film is formed continuously until the discharge-resistant protective film is an oxide film formed by anodic oxidation.
Since the discharge-resistant protective film is continuously formed from the surface on the droplet discharge side through the nozzle hole inner wall to the surface opposite to the surface on the droplet discharge side, the discharge liquid erodes the discharge-resistant protective film. It does not damage silicon and has excellent durability.

本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記のシリコン製ノズル基板を備えたものである。
高寿命で信頼性の高い液滴吐出ヘッドを得ることができる。
A droplet discharge head according to the present invention includes the above-described silicon nozzle substrate.
A droplet discharge head having a long life and high reliability can be obtained.

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る。
高寿命で信頼性の高い液滴吐出ヘッドを搭載し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 is equipped with the above-described droplet discharge head.
A droplet discharge apparatus equipped with a droplet discharge head having a long life and high reliability can be obtained.

本発明に係るシリコン製ノズル基板の製造方法は、シリコン基材に凹部を形成する工程と、凹部を形成した側の面に凹部よりも大きい径の貫通孔を有する支持基板を凹部と貫通孔とが同軸上になるようにして貼り合わせる工程と、凹部を形成した側の面と反対側の面を薄板化して凹部を開口させる工程と、シリコン基材を陽極酸化してその表面に連続した酸化膜を形成する工程と、支持基板を剥離する工程とを有するものである。
一度の処理で連続した酸化膜を形成するようにしたので、形成された酸化膜は均一であり、吐出液が酸化膜を浸食して下地シリコンを溶出させることもない。また、連続した酸化膜を形成する際、低温酸化プロセスのみであり熱酸化プロセスを用いないので、製造時に工程数を削減することができる。さらに、陽極酸化する際、シリコン基材と支持基板とを貼り合わせた状態で行うので、シリコン基材の割れを防止することができ、歩留まりを向上させることができる。
The method of manufacturing a silicon nozzle substrate according to the present invention includes a step of forming a recess in a silicon base material, and a support substrate having a through-hole having a diameter larger than the recess on the surface on which the recess is formed. The step of laminating so that the surface is coaxial, the step of opening the recess by thinning the surface opposite to the surface on which the recess is formed, and the continuous oxidation on the surface by anodizing the silicon substrate It has the process of forming a film | membrane, and the process of peeling a support substrate.
Since a continuous oxide film is formed by one process, the formed oxide film is uniform, and the discharge liquid does not erode the oxide film and elute the underlying silicon. Further, when forming a continuous oxide film, only a low-temperature oxidation process is used and a thermal oxidation process is not used, so that the number of steps can be reduced during manufacturing. Furthermore, since the silicon base material and the support substrate are bonded together when anodizing, the silicon base material can be prevented from cracking and the yield can be improved.

本発明に係るシリコン製ノズル基板の製造方法は、シリコン基材の表面に無機材料を成膜して陽極酸化するものである。
無機材料を用いた酸化膜によって、シリコンを吐出液から保護することができる。
The method for producing a silicon nozzle substrate according to the present invention comprises anodizing an inorganic material on the surface of a silicon substrate.
Silicon can be protected from the discharge liquid by an oxide film using an inorganic material.

本発明に係るシリコン製ノズル基板の製造方法は、無機材料がタンタル及びチタンのいずれか一方、または両者である。
タンタルやチタンの無機材料を用いた酸化膜によって、シリコンを吐出液から保護することができる。
In the method for manufacturing a silicon nozzle substrate according to the present invention, the inorganic material is one or both of tantalum and titanium.
Silicon can be protected from the discharge liquid by an oxide film using an inorganic material such as tantalum or titanium.

本発明に係るシリコン製ノズル基板の製造方法は、シリコン基材の支持基板を取り付けた側の面に電極パターンを設けて電解液に浸漬し、陽極酸化するものである。
シリコン基材と支持基板との間に電極を挿入して陽極酸化することができ、シリコン基材の全面に電位が行き届く。
In the method for producing a silicon nozzle substrate according to the present invention, an electrode pattern is provided on a surface on which a support substrate of a silicon base is attached, is immersed in an electrolytic solution, and is anodized.
An electrode can be inserted between the silicon substrate and the support substrate to perform anodization, and the potential reaches the entire surface of the silicon substrate.

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記のシリコン製ノズル基板の製造方法を適用して、液滴吐出ヘッドのノズル基板部分を形成するものである。
高寿命で信頼性の高い液滴吐出ヘッドを得ることができる。
The method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention is to apply the above-described method for manufacturing a silicon nozzle substrate to form a nozzle substrate portion of the droplet discharge head.
A droplet discharge head having a long life and high reliability can be obtained.

本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造するものである。
高寿命で信頼性の高い液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置を得ることができる。
A method for manufacturing a droplet discharge device according to the present invention is a method for manufacturing a droplet discharge device by applying the method for manufacturing a droplet discharge head described above.
A droplet discharge apparatus equipped with a droplet discharge head having a long life and high reliability can be obtained.

実施の形態1.
図1は本実施の形態1に係るインクジェットヘッド(液滴吐出ヘッドの一例)の一部を断面で示した分解斜視図、図2は図1を組立てた状態の要部を示す縦断面図、図3は図2のノズル孔の近傍を拡大して示した縦断面図である。
インクジェットヘッド10は、図1および図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基板1と、各ノズル孔11に対してそれぞれ独立してインク供給路が設けられたキャビティ基板2と、キャビティ基板2の振動板22に対峙して個別電極31が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。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a section of an ink jet head (an example of a droplet discharge head) according to the first embodiment, and FIG. FIG. 3 is an enlarged longitudinal sectional view showing the vicinity of the nozzle hole of FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the inkjet head 10 is provided with a nozzle substrate 1 in which a plurality of nozzle holes 11 are provided at a predetermined pitch, and an ink supply path is provided independently for each nozzle hole 11. The cavity substrate 2 is bonded to the electrode substrate 3 on which the individual electrodes 31 are disposed so as to face the vibration plate 22 of the cavity substrate 2.

ノズル基板1は、シリコン単結晶基材(以下、単にシリコン基材ともいう)から作製されている。ノズル基板1には液滴(インク滴)を吐出するためのノズル孔11が開口されており、各ノズル孔11は、図3に示すように、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、液滴吐出面1a側に位置して先端が液滴吐出面1aに開口する径の小さい吐出部(以下、第1のノズル孔部という)11aと、キャビティ基板2と接合する接合面1b側に位置して後端が接合面1bに開口する径の大きい導入部(以下、第2のノズル孔部という)11bとから構成され、基板面に対して垂直にかつ同軸上に形成されている。   The nozzle substrate 1 is made of a silicon single crystal base material (hereinafter also simply referred to as a silicon base material). Nozzle holes 11 for discharging droplets (ink droplets) are opened in the nozzle substrate 1, and each nozzle hole 11 is formed in, for example, a two-stage cylindrical shape having different diameters as shown in FIG. The nozzle hole portion thus formed, that is, a discharge portion (hereinafter referred to as a first nozzle hole) 11a having a small diameter and located on the droplet discharge surface 1a side and having a tip opening to the droplet discharge surface 1a, and the cavity substrate 2 And a large-diameter introduction portion (hereinafter referred to as a second nozzle hole portion) 11b that is located on the side of the joining surface 1b to be joined and opens at the joining surface 1b. It is formed on the same axis.

シリコン基板1には、ノズル孔11の液滴吐出面1aからノズル孔11の内壁11cを経て、液滴吐出面1aと反対側の面である接合面1b(本実施の形態ではノズル孔11周辺の接合面1b)まで、陽極酸化によって形成された酸化膜12が連続して形成されている。酸化膜12は、シリコン基材の表面を陽極酸化して形成されたシリコン酸化膜(SiO2 膜)であってもよく、あるいは、シリコン基材の表面に成膜した無機材料を陽極酸化して形成された無機材料の酸化膜であってもよい。無機材料の酸化膜である場合は、例えば、タンタル(Ta)の酸化膜、チタン(Ti)の酸化膜、あるいはタンタル(Ta)とチタン(Ti)とからなる酸化膜が好ましい。これらの酸化膜12は、耐吐出液保護膜Aを形成する。 The silicon substrate 1 has a joint surface 1b (in the present embodiment, the periphery of the nozzle hole 11) that is the surface opposite to the droplet discharge surface 1a from the droplet discharge surface 1a of the nozzle hole 11 through the inner wall 11c of the nozzle hole 11. The oxide film 12 formed by anodic oxidation is continuously formed up to the bonding surface 1b). The oxide film 12 may be a silicon oxide film (SiO 2 film) formed by anodizing the surface of the silicon base material, or anodizing an inorganic material formed on the surface of the silicon base material. The formed oxide film of the inorganic material may be sufficient. In the case of an oxide film of an inorganic material, for example, a tantalum (Ta) oxide film, a titanium (Ti) oxide film, or an oxide film made of tantalum (Ta) and titanium (Ti) is preferable. These oxide films 12 form a discharge-resistant protective film A.

耐吐出液保護膜Aの液滴吐出面1aには、撥水膜(撥インク膜)13が形成されている。一方、ノズル孔11の吐出口縁部11dを境にして、ノズル孔11の内壁11cから接合面1bには、親水膜(親インク膜)14が形成されている。   A water repellent film (ink repellent film) 13 is formed on the droplet discharge surface 1 a of the discharge resistant protective film A. On the other hand, a hydrophilic film (parent ink film) 14 is formed from the inner wall 11c of the nozzle hole 11 to the bonding surface 1b with the discharge port edge 11d of the nozzle hole 11 as a boundary.

キャビティ基板2は、シリコン単結晶基材(この基材も以下、単にシリコン基材ともいう)から作製されている。そして、シリコン基材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24、リザーバ25をそれぞれ構成するための凹部240、250、及びオリフィス23を構成するための凹部230が形成される。
凹部240はノズル孔11に対応する位置に独立に複数形成される。したがって、ノズル基板1とキャビティ基板2を接合した際、各凹部240は吐出室24を構成し、それぞれがノズル孔11に連通し、またインク供給口であるオリフィス23ともそれぞれ連通している。そして、吐出室24(凹部240)の底壁が振動板22となっている。
The cavity substrate 2 is made of a silicon single crystal substrate (this substrate is also simply referred to as a silicon substrate hereinafter). Then, anisotropic wet etching is performed on the silicon substrate to form recesses 240 and 250 for forming the discharge chamber 24 and the reservoir 25 of the ink flow path, and a recess 230 for forming the orifice 23, respectively.
A plurality of recesses 240 are independently formed at positions corresponding to the nozzle holes 11. Therefore, when the nozzle substrate 1 and the cavity substrate 2 are joined, the respective recesses 240 form the discharge chamber 24, and each communicates with the nozzle hole 11 and also with the orifice 23 that is an ink supply port. The bottom wall of the discharge chamber 24 (recess 240) serves as the diaphragm 22.

他方の凹部250は、液状のインクを貯留するためのものであり、各吐出室24に共通のリザーバ(共通インク室)25を構成する。そして、リザーバ25(凹部250)はそれぞれオリフィス23を介して全ての吐出室24に連通している。また、リザーバ25の底部には後述する電極基板3を貫通する孔が設けられており、この孔で形成されたインク供給孔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。
また、キャビティ基板2の全面、もしくは少なくとも電極基板3との対向面には、シリコン酸化膜等からなる絶縁膜26が形成されており、この絶縁膜26は、インクジェットヘッドを駆動させたときに、絶縁破壊や短絡を防止する。
The other concave portion 250 is for storing liquid ink, and constitutes a reservoir (common ink chamber) 25 common to the ejection chambers 24. The reservoirs 25 (recesses 250) communicate with all the discharge chambers 24 through the orifices 23, respectively. Further, a hole penetrating an electrode substrate 3 to be described later is provided at the bottom of the reservoir 25, and ink is supplied from an ink cartridge (not shown) through an ink supply hole 34 formed by this hole.
Further, an insulating film 26 made of a silicon oxide film or the like is formed on the entire surface of the cavity substrate 2 or at least the surface facing the electrode substrate 3, and this insulating film 26 is formed when the ink jet head is driven. Prevent dielectric breakdown and short circuit.

電極基板3は、ガラス基材から作製されている。このガラス基材は、キャビティ基板2のシリコン基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好ましい。これは、電極基板3とキャビティ基板2とを陽極接合する際、両基板3、2の熱膨張係数が近いため、電極基板3とキャビティ基板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とキャビティ基板2とを強固に接合することができるからである。   The electrode substrate 3 is made from a glass substrate. As the glass substrate, it is preferable to use a borosilicate heat-resistant hard glass having a thermal expansion coefficient close to that of the silicon substrate of the cavity substrate 2. This is because when the electrode substrate 3 and the cavity substrate 2 are anodically bonded, the thermal expansion coefficients of both the substrates 3 and 2 are close, so the stress generated between the electrode substrate 3 and the cavity substrate 2 can be reduced. As a result, the electrode substrate 3 and the cavity substrate 2 can be firmly bonded without causing problems such as peeling.

電極基板3のキャビティ基板2と対向する面には、キャビティ基板2の各振動板22に対向する位置にそれぞれ凹部32が設けられている。そして、各凹部32内には、一般に、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)からなる個別電極31が形成されており、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)Gは、インクジェットヘッドの吐出特性に大きく影響する。なお、個別電極31の材料には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ため、一般にITOが用いられている。   On the surface of the electrode substrate 3 facing the cavity substrate 2, concave portions 32 are provided at positions facing the respective diaphragms 22 of the cavity substrate 2. In each recess 32, an individual electrode 31 made of ITO (Indium Tin Oxide) is generally formed, and a gap (gap) formed between the diaphragm 22 and the individual electrode 31 is formed. ) G greatly affects the ejection characteristics of the inkjet head. In addition, although the metal of chromium etc. may be used for the material of the individual electrode 31, since ITO is transparent and it is easy to confirm whether it discharged or not, ITO is generally 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。端子部31bは、図2に示すように、配線のためにキャビティ基板2の末端部が開口された電極取り出し部29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 FIG. 2, the terminal portion 31b is exposed in the electrode extraction portion 29 in which the end portion of the cavity substrate 2 is opened for wiring.

上述したノズル基板1、キャビティ基板2、及び電極基板3は、一般に個別に作製され、これらを図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、キャビティ基板2と電極基板3は例えば陽極接合により接合され、そのキャビティ基板2の上面(図2の上面)にはノズル基板1が接着剤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ギャップGの開放端部は、エポキシ等の樹脂による封止材27で封止されている。これにより、湿気や塵埃等がギャップG内へ侵入するのを防止することができる。   The nozzle substrate 1, the cavity substrate 2, and the electrode substrate 3 described above are generally manufactured individually, and are bonded together as shown in FIG. 2, thereby manufacturing the main body of the inkjet head 10. That is, the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 are bonded by, for example, anodic bonding, and the nozzle substrate 1 is bonded to the upper surface of the cavity substrate 2 (the upper surface in FIG. 2) with an adhesive or the like. Furthermore, the open end of the gap G formed between the diaphragm 22 and the individual electrode 31 is sealed with a sealing material 27 made of a resin such as epoxy. As a result, moisture, dust and the like can be prevented from entering the gap G.

そして、図2に示すように、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、キャビティ基板2上に設けられた共通電極28とに、フレキシブル配線基板(図示せず)を介して接続されている。   As shown in FIG. 2, the drive control circuit 4 such as an IC driver is connected to a flexible wiring board (not shown) on the terminal portion 31 b of each individual electrode 31 and the common electrode 28 provided on the cavity substrate 2. ) Is connected through.

上記のように構成されたインクジェットヘッド10において、駆動制御回路4によりキャビティ基板2と個別電極31との間にパルス電圧が印加されると、振動板22と個別電極31との間に静電気力が発生し、その吸引作用により振動板22が個別電極31側に引き寄せられて撓み、吐出室24の容積が拡大する。これにより、リザーバ25の内部に溜まっていたインクがオリフィス23を通じて吐出室24に流れ込む。次に、個別電極31への電圧の印加を停止すると、静電吸引力が消滅して振動板22が復元し、吐出室24の容積が急激に収縮する。これにより、吐出室24内の圧力が急激に上昇し、この吐出室24に連通しているノズル孔11からインク液滴が吐出される。   In the inkjet head 10 configured as described above, when a pulse voltage is applied between the cavity substrate 2 and the individual electrode 31 by the drive control circuit 4, an electrostatic force is generated between the diaphragm 22 and the individual electrode 31. The diaphragm 22 is attracted to the individual electrode 31 side and bent due to the suction action, and the volume of the discharge chamber 24 is increased. As a result, the ink accumulated in the reservoir 25 flows into the discharge chamber 24 through the orifice 23. Next, when the application of voltage to the individual electrode 31 is stopped, the electrostatic attraction force disappears, the diaphragm 22 is restored, and the volume of the discharge chamber 24 contracts rapidly. As a result, the pressure in the discharge chamber 24 increases rapidly, and ink droplets are discharged from the nozzle holes 11 communicating with the discharge chamber 24.

次に、インクジェットヘッド10の製造方法について、図4〜図10を用いて説明する。図4は本発明の実施の形態1に係るノズル基板1を示す上面図、図5〜図8はノズル基板1の製造工程を示す断面図(図4をイ−イで切断した断面図)である。図9、図10はキャビティ基板2と電極基板3との接合工程を示す断面図であり、ここでは、主に、電極基板3にシリコン基材200を接合した後に、キャビティ基板2を製造する方法を示す。
まず、最初に、図5〜図8により、ノズル基板1の製造方法を説明する。なお、以下に記載の数値はその一例を示すもので、これに限定するものではない。
Next, the manufacturing method of the inkjet head 10 is demonstrated using FIGS. FIG. 4 is a top view showing the nozzle substrate 1 according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 5 to 8 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the nozzle substrate 1 (cross-sectional views taken along line II in FIG. 4). is there. FIG. 9 and FIG. 10 are cross-sectional views showing a bonding process between the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3. Here, a method of manufacturing the cavity substrate 2 mainly after bonding the silicon base material 200 to the electrode substrate 3. Indicates.
First, the manufacturing method of the nozzle substrate 1 will be described with reference to FIGS. In addition, the numerical value described below shows an example, and is not limited to this.

(a) 図5(a)に示すように、シリコン基材100(ノズル基板1)を用意して熱酸化装置にセットする。 (A) As shown to Fig.5 (a), the silicon base material 100 (nozzle board | substrate 1) is prepared, and it sets to a thermal oxidation apparatus.

(b) シリコン基材100を、所定の酸化温度、酸化時間、酸素と水蒸気の混合雰囲気中の条件で熱酸化処理し、図5(b)に示すように、シリコン基材100の両面100b、100cに、エッチング保護膜となるシリコン酸化膜(SiO2 膜)101を均一に形成する。 (B) The silicon substrate 100 is subjected to thermal oxidation treatment under conditions in a predetermined oxidation temperature, oxidation time, and mixed atmosphere of oxygen and water vapor, and as shown in FIG. A silicon oxide film (SiO 2 film) 101 serving as an etching protection film is uniformly formed on 100c.

(c) 図5(c)に示すように、キャビティ基板2と接合する側の接合面100bに形成したシリコン酸化膜101に、第2のノズル凹部110b(図6(f)参照)に対応する第2の凹部101bと、これと同心的に第1のノズル凹部110a(図6(f)参照)に対応する第1の凹部101aとを、パターニング形成する。この場合、まず、第2の凹部101bをBHF(Buffered HF )によりハーフエッチングして形成し、次に、第1の凹部101aをその残し厚さが零になるようにBHFによりエッチングして形成する。 (C) As shown in FIG. 5C, the silicon oxide film 101 formed on the bonding surface 100b on the side bonded to the cavity substrate 2 corresponds to the second nozzle recess 110b (see FIG. 6F). The second concave portion 101b and the first concave portion 101a corresponding to the first nozzle concave portion 110a (see FIG. 6 (f)) are formed by patterning concentrically therewith. In this case, first, the second recess 101b is formed by half-etching with BHF (Buffered HF), and then the first recess 101a is formed by etching with BHF so that the remaining thickness becomes zero. .

(d) 図6(d)に示すように、Deep−RIE(Deep Reactive Ion Etching)によって垂直に異方性ドライエッチングし、第1のノズル凹部110aを形成する。 (D) As shown in FIG. 6D, anisotropic dry etching is performed vertically by Deep-RIE (Deep Reactive Ion Etching) to form the first nozzle recess 110a.

(e) 図6(e)に示すように、シリコン酸化膜101をBHFによりエッチングして、第2の凹部101bの残し厚さが零になるようにする。 (E) As shown in FIG. 6E, the silicon oxide film 101 is etched with BHF so that the remaining thickness of the second recess 101b becomes zero.

(f) 図6(f)に示すように、Deep−RIEによって垂直に異方性ドライエッチングし、第2のノズル凹部110bを形成する。このとき、同時に第1のノズル凹部110aも同じ深さだけ垂直に異方性ドライエッチングされる。こうして、ノズル凹部110が形成される。 (F) As shown in FIG. 6F, anisotropic dry etching is performed vertically by Deep-RIE to form the second nozzle recess 110b. At the same time, the first nozzle recess 110a is simultaneously anisotropically dry etched by the same depth. Thus, the nozzle recess 110 is formed.

(g) 図6(g)に示すように、シリコン基材100の表面に残るシリコン酸化膜101(図6(f)参照)を除去する。 (G) As shown in FIG. 6G, the silicon oxide film 101 (see FIG. 6F) remaining on the surface of the silicon substrate 100 is removed.

(h) 図7(h)に示すように、ガラス等の支持基板50に両面接着シート51を貼り付けて、シリコン基材100(シリコンウエファ)の接合面100bと向かい合わせ、これらを真空中で貼り合わせる。ノズル凹部110とその周辺部の支持基板50(両面接着シート51も含む)には支持基板の貫通孔50a(両面接着シートの貫通孔51aも含む)が形成されており、これらの貫通孔50a、51aは同径であるが、ノズル凹部110の第2のノズル孔部110bの径よりも大きく形成され、これらの貫通孔50a、51aから接合面100bの一部が露出している。 (H) As shown in FIG. 7 (h), a double-sided adhesive sheet 51 is attached to a support substrate 50 such as glass, and is faced to the bonding surface 100b of the silicon substrate 100 (silicon wafer). to paste together. The through-hole 50a (including the through-hole 51a of the double-sided adhesive sheet) of the support substrate is formed in the nozzle recess 110 and the supporting substrate 50 (including the double-sided adhesive sheet 51) in the periphery thereof, and these through-holes 50a, 51a has the same diameter, but is formed larger than the diameter of the second nozzle hole 110b of the nozzle recess 110, and a part of the joint surface 100b is exposed from these through holes 50a and 51a.

(i) 図7(i)に示すように、シリコン基材100の薄板化される面100c(図7(h)参照)をグラインダーによって研削し、薄板化して、ノズル凹部110を開口し、ノズル孔11を形成する。シリコン基材100の薄板化される面100c(図7(h)参照)は、薄板化された面、すなわち液滴吐出面100a(1a)となる。 (I) As shown in FIG. 7 (i), the surface 100c (see FIG. 7 (h)) of the silicon substrate 100 to be thinned is ground by a grinder and thinned to open the nozzle recess 110, and the nozzle Hole 11 is formed. The thinned surface 100c (see FIG. 7H) of the silicon substrate 100 becomes a thinned surface, that is, a droplet discharge surface 100a (1a).

(j) 図7(j)に示すように、シリコン基材100と支持基板50とを貼り合わせた状態で、シリコン基材100を電解液に浸漬して陽極酸化する。この場合、シリコン基材100側を陽極として正に帯電させる。そして、シリコン基材100の裏面側、すなわち支持基板50が位置する接合面100b側に電極パターンを設け、シリコン基材100の全面に電位が行き届くようにする。電極部分は、例えば、シリコン基材100と支持基板50との間に差し込むようにして取り付ける。こうして、液滴吐出面100a、ノズル孔内壁11c及び接合面100b(貫通孔50a、51aによって露出した部分の接合面100b)に、一度の処理で酸化膜12を形成する。この際、白金(Pt)、金(Au)のような陰極側も同時に電解液に浸漬する。電解液には、硫酸、クエン酸、硝酸、酢酸、燐酸、オゾン溶解水、過酸化水素水、炭酸水素ナトリウムなどが用いられる。
電解液の槽は密閉し、大気圧以上で陽極酸化するが、これは、液温を100℃以上で使用できるようにするためであり、また、シリコン基材100の表面における圧力を増加させるためであり、さらに、オゾンを溶解させるためである。また、超音波照射するが、これは、シリコン基材100の表面における圧力を増加させるためであり、キャビテーションを利用する。
(J) As shown in FIG. 7 (j), in a state where the silicon base material 100 and the support substrate 50 are bonded together, the silicon base material 100 is immersed in an electrolytic solution and anodized. In this case, the silicon substrate 100 side is positively charged as the anode. Then, an electrode pattern is provided on the back surface side of the silicon base material 100, that is, the bonding surface 100b side where the support substrate 50 is located, so that the potential reaches the entire surface of the silicon base material 100. The electrode portion is attached so as to be inserted between the silicon base material 100 and the support substrate 50, for example. Thus, the oxide film 12 is formed on the droplet discharge surface 100a, the nozzle hole inner wall 11c, and the bonding surface 100b (the bonding surface 100b of the portion exposed by the through holes 50a and 51a) by a single process. At this time, the cathode side such as platinum (Pt) and gold (Au) is also immersed in the electrolytic solution at the same time. As the electrolytic solution, sulfuric acid, citric acid, nitric acid, acetic acid, phosphoric acid, ozone-dissolved water, hydrogen peroxide water, sodium hydrogen carbonate, or the like is used.
The electrolytic bath is sealed and anodized at atmospheric pressure or higher, so that the liquid temperature can be used at 100 ° C. or higher, and the pressure on the surface of the silicon substrate 100 is increased. Further, it is for dissolving ozone. In addition, ultrasonic irradiation is performed to increase the pressure on the surface of the silicon substrate 100, and cavitation is used.

処理条件は、例えば、電圧は2V〜100Vであり、処理時間は1min〜60minであり、液温は23℃〜90℃である。圧力状態は大気圧(100kPa)以上の状態、例えば100kPa〜300kPaとする。超音波で処理し、150kHz〜500kHzとする。   The processing conditions are, for example, a voltage of 2V to 100V, a processing time of 1 min to 60 min, and a liquid temperature of 23 ° C to 90 ° C. The pressure state is a state equal to or higher than atmospheric pressure (100 kPa), for example, 100 kPa to 300 kPa. Treat with ultrasonic waves to 150 kHz to 500 kHz.

上記の陽極酸化によってシリコン基材100の表面に形成される酸化膜12は、シリコン酸化膜であるが、無機材料からなる酸化膜であってもよい。
酸化膜12がシリコン酸化膜である場合は、シリコン基材100の表面をそのまま陽極酸化するが、無機材料の酸化膜である場合は、シリコン基材100の表面に成膜した無機材料を陽極酸化する。無機材料からなる酸化膜の場合は、シリコン基材100に無機材料をスパッタやCVDによって成膜し、陽極酸化して無機材料の酸化膜を形成する。無機材料の成膜は、シリコン基材100の両面100a、100b側より2工程に分けて行うが、1工程で行うこともできる。無機材料は、例えば、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、あるいはタンタル(Ta)及びチタン(Ti)の混合材である。
こうして、酸化膜12(シリコン酸化膜、あるいは無機材料の酸化膜)によって、耐吐出液保護膜Aが形成される。
The oxide film 12 formed on the surface of the silicon substrate 100 by the anodic oxidation is a silicon oxide film, but may be an oxide film made of an inorganic material.
When the oxide film 12 is a silicon oxide film, the surface of the silicon substrate 100 is anodized as it is. However, when the oxide film 12 is an oxide film of an inorganic material, the inorganic material formed on the surface of the silicon substrate 100 is anodized. To do. In the case of an oxide film made of an inorganic material, an inorganic material is formed on the silicon substrate 100 by sputtering or CVD, and anodized to form an inorganic material oxide film. The film formation of the inorganic material is performed in two steps from the both surfaces 100a and 100b side of the silicon substrate 100, but can also be performed in one step. The inorganic material is, for example, tantalum (Ta), titanium (Ti), or a mixed material of tantalum (Ta) and titanium (Ti).
Thus, the discharge-resistant protective film A is formed by the oxide film 12 (silicon oxide film or inorganic material oxide film).

(k) 図7(k)に示すように、支持基板50側からUV光を照射し、両面接着シート51を剥離して、支持基板50をシリコン基材100から取り除く。 (K) As shown in FIG. 7 (k), UV light is irradiated from the support substrate 50 side, the double-sided adhesive sheet 51 is peeled off, and the support substrate 50 is removed from the silicon base material 100.

(l) 図8(l)に示すように、支持基板60に両面接着シート61を貼り付け、これをシリコン基材100の接合面100bと向かい合わせて、真空中で貼り合わせる。この際に用いる支持基板60(及び両面接着シート61)には、図7(h)〜図7(k)において用いた支持基板50(及び両面接着シート51)とは異なり、ノズル孔11の周辺に貫通孔は形成されていない。
次に、ディッピングにより、液滴吐出面100aにフッ素原子を含むシリコン化合物を主成分とする撥水膜13を形成する。
(L) As shown in FIG. 8 (l), a double-sided adhesive sheet 61 is attached to the support substrate 60, and this is opposed to the bonding surface 100b of the silicon base material 100 and attached in a vacuum. The support substrate 60 (and the double-sided adhesive sheet 61) used at this time is different from the support substrate 50 (and the double-sided adhesive sheet 51) used in FIGS. No through-hole is formed in this.
Next, a water-repellent film 13 mainly composed of a silicon compound containing fluorine atoms is formed on the droplet discharge surface 100a by dipping.

(m) 図8(m)に示すように、液滴吐出面100aにダイシングテープ70をサポートテープとして貼り付ける。 (M) As shown in FIG. 8 (m), the dicing tape 70 is attached to the droplet discharge surface 100a as a support tape.

(n) 図8(n)に示すように、支持基板60側からUV光を照射し、両面接着シート61を剥離して、支持基板60をシリコン基材100から取り除く。 (N) As shown in FIG. 8 (n), UV light is irradiated from the support substrate 60 side, the double-sided adhesive sheet 61 is peeled off, and the support substrate 60 is removed from the silicon base material 100.

(o) 図8(o)に示すように、支持基板60を取り除いた側の面、すなわち接合面100b側より、アルゴン(Ar)によるスパッタ処理を行い、液滴吐出面100a以外の面を親水化処理し、親水膜14を形成する。
ダイシングテープ70を剥離すると、シリコン基材100からノズル基板1が完成する(図3参照)。
(O) As shown in FIG. 8 (o), sputtering is performed with argon (Ar) from the surface from which the support substrate 60 is removed, that is, the bonding surface 100b side, and the surfaces other than the droplet discharge surface 100a are made hydrophilic. To form a hydrophilic film 14.
When the dicing tape 70 is peeled off, the nozzle substrate 1 is completed from the silicon base material 100 (see FIG. 3).

実施の形態1に係るノズル基板1によれば、液滴吐出面1aからノズル孔内壁11cを経て、接合面1b(ノズル孔11周辺の接合面1b)に至るまで、酸化膜12(シリコン酸化膜あるいは無機材料からなる酸化膜)よりなる耐吐出液保護膜Aが連続して形成されているため、吐出液が浸食したり下地シリコンが溶出したりすることがなく、耐久性、信頼性に優れる。こうして、吐出特性が安定し、高品質の印字が可能で、高寿命の液滴吐出ヘッドを得ることができる。   According to the nozzle substrate 1 according to the first embodiment, the oxide film 12 (silicon oxide film) extends from the droplet discharge surface 1a through the nozzle hole inner wall 11c to the bonding surface 1b (the bonding surface 1b around the nozzle hole 11). Alternatively, since the discharge-resistant protective film A made of an oxide film made of an inorganic material is continuously formed, the discharge liquid does not erode or the underlying silicon does not elute, and is excellent in durability and reliability. . In this way, it is possible to obtain a droplet discharge head with stable discharge characteristics, high-quality printing, and a long life.

また、ノズル基板の製造においては、酸化膜12(シリコン酸化膜あるいは無機材料からなる酸化膜)を形成する際に低温プロセスによって一括して行うので、支持基板50を取り付けたままで酸化膜12を連続形成することができ、製造に際して工程数を削減することもできる。さらに、陽極酸化は、シリコン基材100と支持基板50とを貼り合わせた状態で行うので、シリコン基材の強度不足を補うことができ、歩留まりも向上する。また、シリコン基材100の支持基板50を取り付けた側の面、すなわち接合面100b側に電極パターンを設けて陽極酸化するようにしたので、シリコン基材100の全面に電位が行き届くことになる。   In manufacturing the nozzle substrate, the oxide film 12 (a silicon oxide film or an oxide film made of an inorganic material) is collectively formed by a low-temperature process, so that the oxide film 12 is continuously formed with the support substrate 50 attached. It can be formed, and the number of processes can be reduced in manufacturing. Furthermore, since the anodic oxidation is performed in a state where the silicon base material 100 and the support substrate 50 are bonded to each other, insufficient strength of the silicon base material can be compensated for, and the yield is improved. In addition, since the electrode pattern is provided on the surface of the silicon base material 100 on which the support substrate 50 is attached, that is, the bonding surface 100b side, the potential reaches the entire surface of the silicon base material 100.

次に、キャビティ基板2および電極基板3の製造方法について説明する。
ここでは、電極基板3にシリコン基材200を接合した後、そのシリコン基材200からキャビティ基板2を製造する方法について、図9、図10を用いて説明する。
Next, a method for manufacturing the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 will be described.
Here, a method of manufacturing the cavity substrate 2 from the silicon substrate 200 after bonding the silicon substrate 200 to the electrode substrate 3 will be described with reference to FIGS. 9 and 10.

(a) 図9(a)に示すように、硼珪酸ガラス等からなるガラス基材300(ガラス基板3)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して、凹部32を形成する。この凹部32は個別電極31の形状より少し大きめの溝状であり、個別電極31ごとに複数形成される。
そして、凹部32の底部に、例えばスパッタによりITO(Indium Tin Oxide)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。
(A) As shown in FIG. 9A, a glass substrate 300 (glass substrate 3) made of borosilicate glass or the like is etched with hydrofluoric acid using, for example, a gold / chromium etching mask to form a recess 32. Form. 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 (Indium Tin Oxide) is formed on the bottom of the recess 32 by sputtering, for example.
Then, the electrode substrate 3 is manufactured by forming a hole 34a to be the ink supply hole 34 by a drill or the like.

(b) 図9(b)に示すように、シリコン基材200(キャビティ基板2)の両面を鏡面研磨した後、シリコン基材200の片面に、プラズマCVDによってTEOS(TetraEthyl Ortho Silicate)からなるシリコン酸化膜(絶縁膜)26を形成する。なお、シリコン基材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。 (B) As shown in FIG. 9B, after both surfaces of the silicon base material 200 (cavity substrate 2) are mirror-polished, one side of the silicon base material 200 is made of silicon made of TEOS (TetraEthyl Ortho Silicate) by plasma CVD. An oxide film (insulating film) 26 is formed. Before forming the silicon substrate 200, an etching stop technique may be used to form a boron doped layer for forming the thickness of the diaphragm 22 with high accuracy. The etching stop is defined as a state in which bubbles generated from the etching surface are stopped. In actual wet etching, it is determined that the etching is stopped when the generation of bubbles is stopped.

(c) このシリコン基材200と、図9(a)のようにして作製された電極基板3とを、図9(c)に示すように、例えば360℃に加熱して、シリコン基材200に陽極を、電極基板3に陰極を接続し、800V程度の電圧を印加して陽極接合により接合する。 (C) The silicon substrate 200 and the electrode substrate 3 manufactured as shown in FIG. 9A are heated to, for example, 360 ° C. as shown in FIG. The anode is connected to the electrode substrate 3, and the cathode is connected to the electrode substrate 3, and a voltage of about 800 V is applied to join the electrodes by anodic bonding.

(d) シリコン基材200と電極基板3と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材200をエッチングし、図9(d)に示すように、シリコン基材200を薄板化する。 (D) After anodic bonding of the silicon substrate 200 and the electrode substrate 3, the bonded silicon substrate 200 is etched with an aqueous potassium hydroxide solution or the like, and as shown in FIG. Thin plate.

(e) 次に、シリコン基材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、シリコン酸化膜201(図10(e)参照)を形成する。そして、このシリコン酸化膜201に、吐出室24となる凹部240、オリフィス23となる凹部230、及びリザーバ25となる凹部250等を形成するためのレジストをパターニングし、これらの部分のシリコン酸化膜201をエッチング除去する。
その後、シリコン基材200を水酸化カリウム水溶液等でエッチングして、図10(e)に示すように、吐出室24となる凹部240、オリフィス23となる凹部230、及びリザーバ25となる凹部250を形成する。このとき、配線のための電極取り出し部となる部分29a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。
(E) Next, a silicon oxide film 201 (see FIG. 10E) is formed by plasma CVD on the entire upper surface of the silicon substrate 200 (the surface opposite to the surface to which the electrode substrate 3 is bonded). . The silicon oxide film 201 is patterned with a resist for forming a recess 240 serving as the discharge chamber 24, a recess 230 serving as the orifice 23, a recess 250 serving as the reservoir 25, and the like, and the silicon oxide film 201 in these portions is patterned. Is removed by etching.
Thereafter, the silicon substrate 200 is etched with a potassium hydroxide aqueous solution or the like, and as shown in FIG. 10E, a recess 240 serving as the discharge chamber 24, a recess 230 serving as the orifice 23, and a recess 250 serving as the reservoir 25 are formed. Form. At this time, the portion 29a serving as an electrode extraction portion for wiring is also etched and thinned. In the wet etching step shown in 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.

(f) シリコン基材200のエッチングが終了した後に、図10(f)に示すように、フッ酸水溶液でエッチングして、シリコン基材200の上面に形成されているシリコン酸化膜201を除去する。 (F) After the etching of the silicon substrate 200 is completed, as shown in FIG. 10F, the silicon oxide film 201 formed on the upper surface of the silicon substrate 200 is removed by etching with a hydrofluoric acid aqueous solution. .

(g) シリコン基材200の吐出室24となる凹部240等が形成された面に、図10(g)に示すように、プラズマCVDによりシリコン酸化膜(絶縁膜)26を形成する。 (G) As shown in FIG. 10G, a silicon oxide film (insulating film) 26 is formed on the surface of the silicon substrate 200 on which the recesses 240 and the like serving as the discharge chambers 24 are formed.

(h) 図10(h)に示すように、RIE等によって電極取り出し部29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34aからレーザ加工を施して、シリコン基材200のリザーバ25となる凹部250の底部を貫通させ、インク供給孔34を形成する。また、振動板22と個別電極31との間のギャップGの開放端部にエポキシ樹脂等の封止材27を充填して封止を行う。また、図2に示した共通電極28を、スパッタにより、シリコン基材200の上面(ノズル基板1との接合側の面)の端部に形成する。 (H) As shown in FIG. 10 (h), the electrode extraction portion 29 is opened by RIE or the like. In addition, laser processing is performed from the hole 34 a serving as the ink supply hole 34 of the electrode substrate 3, and the bottom of the recess 250 serving as the reservoir 25 of the silicon base material 200 is penetrated to form the ink supply hole 34. Further, sealing is performed by filling the open end of the gap G between the diaphragm 22 and the individual electrode 31 with a sealing material 27 such as epoxy resin. Further, the common electrode 28 shown in FIG. 2 is formed on the end of the upper surface of the silicon base material 200 (the surface on the side bonded to the nozzle substrate 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材200からキャビティ基板2が作製される。
そして最後に、このキャビティ基板2に、前述のようにして作製されたノズル基板1を接着剤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 substrate 2 is manufactured from the silicon base material 200 bonded to the electrode substrate 3.
Finally, the main body of the inkjet head 10 shown in FIG. 2 is manufactured by bonding the nozzle substrate 1 manufactured as described above to the cavity substrate 2 with an adhesive or the like.

本実施の形態1に係るキャビティ基板2および電極基板3の製造方法によれば、キャビティ基板2を、予め作製された電極基板3に接合した状態のシリコン基材200から作製するので、電極基板3によりシリコン基材200を支持した状態となり、シリコン基材200を薄板化しても割れたり欠けたりすることがなく、ハンドリングが容易となる。したがって、キャビティ基板2を単独で製造する場合よりも歩留まりが向上する。   According to the manufacturing method of the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 according to the first embodiment, the cavity substrate 2 is manufactured from the silicon base material 200 in a state of being bonded to the electrode substrate 3 manufactured in advance. Thus, the silicon base material 200 is supported, and even if the silicon base material 200 is thinned, it is not cracked or chipped, and handling becomes easy. Therefore, the yield is improved as compared with the case where the cavity substrate 2 is manufactured alone.

実施の形態2.
図11は、実施の形態1に係るインクジェットヘッド10を搭載したインクジェット記録装置を示す斜視図である。図11に示すインクジェット記録装置400は、インクジェットプリンタであり、実施の形態1のインクジェットヘッド10を搭載しているため、吐出液に対する耐久性が向上し、吐出特性が安定し、高品質の印字が可能である。
なお、実施の形態1に係るインクジェットヘッド10は、図11に示すインクジェットプリンタの他に、液滴を種々変更することで、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機EL表示装置の発光部分の形成、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。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 11 is a perspective view showing an ink jet recording apparatus equipped with the ink jet head 10 according to the first embodiment. An ink jet recording apparatus 400 shown in FIG. 11 is an ink jet printer, and is equipped with the ink jet head 10 of the first embodiment. Therefore, durability against discharge liquid is improved, discharge characteristics are stable, and high quality printing is performed. Is possible.
In addition to the ink jet printer shown in FIG. 11, the ink jet head 10 according to Embodiment 1 can produce various color droplets to produce a color filter for a liquid crystal display and form a light emitting portion of an organic EL display device. It can be used as a droplet discharge device for various uses such as production of microarrays of biomolecule solutions used for genetic testing and the like.

本発明の実施の形態1に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図。1 is an exploded perspective view of a droplet discharge head according to Embodiment 1 of the present invention. 図1の液滴吐出ヘッドを組立てた状態の要部の縦断面図。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part in a state where the droplet discharge head of FIG. 1 is assembled. 図2のノズル孔部分を拡大した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which expanded the nozzle hole part of FIG. 図1のノズル基板の上面図。The top view of the nozzle substrate of FIG. 実施の形態1に係るノズル基板の製造方法を示す製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process which shows the manufacturing method of the nozzle substrate which concerns on Embodiment 1. FIG. 図5に続くノズル基板の製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process of the nozzle substrate following FIG. 図6に続くノズル基板の製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process of the nozzle substrate following FIG. 図7に続くノズル基板の製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process of the nozzle substrate following FIG. 実施の形態1に係るキャビティ基板および電極基板の製造方法を示す製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process which shows the manufacturing method of the cavity board | substrate and electrode substrate which concern on Embodiment 1. FIG. 図9に続く製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process following FIG. 本発明の実施の形態2に係るインクジェット記録装置を示す斜視図。FIG. 6 is a perspective view showing an ink jet recording apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ノズル基板、1a 液滴吐出面(液滴吐出側の面)、1b 接合面、2 キャビティ基板、3 電極基板、10 インクジェットヘッド、11 ノズル孔、11a 第1のノズル孔部、11b 第2のノズル孔部、11c ノズル孔の内壁、11d 吐出口縁部、12 酸化膜、13 撥水膜、14 親水膜、22 振動板、23 オリフィス、24 吐出室、25 リザーバ、31 個別電極、34 インク供給孔、50 支持基板、50a 支持基板の貫通孔、100 シリコン基材、110 ノズル凹部(凹部)、400 インクジェット記録装置、A 耐吐出液保護膜。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle substrate, 1a Droplet discharge surface (surface on the droplet discharge side), 1b Bonding surface, 2 Cavity substrate, 3 Electrode substrate, 10 Inkjet head, 11 Nozzle hole, 11a First nozzle hole, 11b Second Nozzle hole, 11c Nozzle hole inner wall, 11d Discharge port edge, 12 Oxide film, 13 Water repellent film, 14 Hydrophilic film, 22 Vibration plate, 23 Orifice, 24 Discharge chamber, 25 Reservoir, 31 Individual electrode, 34 Ink supply Hole, 50 Support substrate, 50a Through hole of support substrate, 100 Silicon base material, 110 Nozzle recess (recess), 400 Ink jet recording apparatus, A Anti-discharge liquid protective film.

Claims (9)

液滴を吐出するためのノズル孔を有し、
前記ノズル孔の液滴吐出側の面からノズル孔の内壁を経て前記液滴吐出側の面と反対側の面まで連続する耐吐出液保護膜が形成され、
前記耐吐出液保護膜は陽極酸化により形成された酸化膜であることを特徴とするシリコン製ノズル基板。
Having nozzle holes for discharging droplets,
A continuous discharge-resistant liquid protective film is formed from the surface on the droplet discharge side of the nozzle hole through the inner wall of the nozzle hole to the surface opposite to the surface on the droplet discharge side,
The silicon nozzle substrate, wherein the discharge liquid protective film is an oxide film formed by anodic oxidation.
請求項1記載のシリコン製ノズル基板を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。   A droplet discharge head comprising the silicon nozzle substrate according to claim 1. 請求項2記載の液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする液滴吐出装置。   A droplet discharge apparatus comprising the droplet discharge head according to claim 2. シリコン基材に凹部を形成する工程と、
前記凹部を形成した側の面に、前記凹部よりも大きい径の貫通孔を有する支持基板を、前記凹部と前記貫通孔とが同軸上になるようにして貼り合わせる工程と、
前記凹部を形成した側の面と反対側の面を薄板化して前記凹部を開口させる工程と、
前記シリコン基材を陽極酸化してその表面に連続した酸化膜を形成する工程と、
前記支持基板を剥離する工程とを、
有することを特徴とするシリコン製ノズル基板の製造方法。
Forming a recess in the silicon substrate;
A step of bonding a support substrate having a through-hole having a diameter larger than the recess to the surface on which the recess is formed, so that the recess and the through-hole are coaxial.
Thinning the surface opposite to the surface on which the recess is formed to open the recess; and
A step of anodizing the silicon substrate to form a continuous oxide film on the surface thereof;
Peeling the support substrate;
A method for producing a silicon nozzle substrate, comprising:
前記シリコン基材の表面に無機材料を成膜して陽極酸化することを特徴とする請求項4記載のシリコン製ノズル基板の製造方法。   5. The method for producing a silicon nozzle substrate according to claim 4, wherein an inorganic material is formed on the surface of the silicon substrate and anodized. 前記無機材料がチタン及びタンタルのいずれか一方、または両者であることを特徴とする請求項5記載のシリコン製ノズル基板の製造方法。   6. The method of manufacturing a silicon nozzle substrate according to claim 5, wherein the inorganic material is one or both of titanium and tantalum. 前記シリコン基材の前記支持基板を取り付けた側の面に電極パターンを設けて電解液に浸漬し陽極酸化することを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載のシリコン製ノズル基板の製造方法。   The silicon nozzle substrate according to any one of claims 4 to 6, wherein an electrode pattern is provided on a surface of the silicon substrate on which the support substrate is attached, and the substrate is immersed in an electrolytic solution and anodized. Method. 請求項4〜7のシリコン製ノズル基板の製造方法を適用して、液滴吐出ヘッドのノズル基板部分を形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。   A method for manufacturing a droplet discharge head, comprising applying the method for manufacturing a silicon nozzle substrate according to claim 4 to form a nozzle substrate portion of the droplet discharge head. 請求項8記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造することを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。   A method for manufacturing a droplet discharge device, wherein the droplet discharge device is manufactured by applying the method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 8.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017159554A (en) * 2016-03-09 2017-09-14 株式会社リコー Liquid discharge head, device for discharging liquid and method for manufacturing liquid discharge head

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