JP2010143096A

JP2010143096A - Nozzle substrate made of silicon, liquid droplet discharge head with nozzle substrate made of silicon, liquid droplet ejector mounted with liquid droplet discharge head, and method of manufacturing nozzle substrate made of silicon

Info

Publication number: JP2010143096A
Application number: JP2008323316A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Ushiyama; 貴広牛山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2010-07-01

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nozzle substrate made of silicon of high quality improved in alkali resistance without forming a flaw, a pinhole, or the like in the surface of a liquid protective film. <P>SOLUTION: The nozzle substrate made of silicon has a nozzle hole 11 for ejecting liquid droplets. A dry oxide film 12 is formed from a liquid lead-in side surface 1b of the nozzle hole 11 to an inner wall 11c of the nozzle hole 11, and a Ta<SB>2</SB>O<SB>5</SB>film 13 is laminated on the dry oxide film 12. At this time, the dry oxide film 12 is formed from the liquid lead-in side surface 1b of the nozzle hole 11 to the inner wall 11c of the nozzle hole 11, and a water-repellent film 14 is further formed on a liquid discharge side surface 1a of the nozzle hole 11. A Ta<SB>2</SB>O<SB>5</SB>film 13 continuous from the liquid lead-in side surface 1b of the nozzle hole 11 to an opening 11d of the inner wall 11c of the nozzle hole 11 is laminated on the dry oxide film 12. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリコン製ノズル基板、シリコン製ノズル基板を備えた液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置、及びシリコン製ノズル基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a silicon nozzle substrate, a droplet discharge head provided with a silicon nozzle substrate, a droplet discharge apparatus equipped with the droplet discharge head, and a method for manufacturing a silicon nozzle substrate.

液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドとして、例えばインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドが知られている。インクジェットヘッドは、一般に、インク滴を吐出するための複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、このノズル基板に接合されノズル基板との間で上記ノズル孔に連通する吐出室、リザーバ等のインク流路が形成されたキャビティ基板とを備え、駆動部により吐出室に圧力を加えることによって、インク液を選択されたノズル孔から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。 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 substrate in which a plurality of nozzle holes for ejecting ink droplets are formed, and ink such as a discharge chamber and a reservoir that are joined to the nozzle substrate and communicate with the nozzle holes. And a cavity substrate on which a flow path is formed. The drive unit applies pressure to the discharge chamber to discharge ink liquid from the selected nozzle hole. As the 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.

近年、インクジェットヘッドに対して、印刷速度の高速化及びカラー化を目的としてノズル列を複数有する構造が求められており、さらに加えて、ノズルは高密度化するとともに１列あたりのノズル数が増加して長尺化しており、インクジェットヘッド内のアクチュエータ数は益々増加している。このため、ノズル密度が高く、長尺かつ多数のノズル列を有する、小型で吐出特性に優れたインクジェットヘッドが要求され、従来から様々な工夫、提案がなされている。 In recent years, ink jet heads have been required to have a structure having a plurality of nozzle rows for the purpose of increasing the printing speed and color, and in addition, the number of nozzles per row has increased as the nozzle density has increased. As a result, the number of actuators in the inkjet head is increasing. For this reason, there is a demand for a small-sized inkjet head having a high nozzle density, a long and numerous nozzle array, and having excellent ejection characteristics, and various devices and proposals have been made.

従来のインクジェットヘッドは、その製造工程において、基材に凹部を形成し、基材表面を熱酸化処理して保護膜を形成し、凹部を形成した側の面に支持基板を貼り合わせ、反対側の面を薄板化して凹部を開口させ、支持基板を剥離してノズル基板を製造していた（例えば、特許文献１参照）。 In a conventional inkjet head, in the manufacturing process, a concave portion is formed on a base material, the surface of the base material is thermally oxidized to form a protective film, a support substrate is bonded to the surface on which the concave portion is formed, and the opposite side The nozzle substrate was manufactured by thinning the surface of the substrate, opening the recesses, and peeling the support substrate (see, for example, Patent Document 1).

特開２００６−１５９６６１号公報（第９頁−第１１頁、図５−図７）JP-A-2006-159661 (page 9 to page 11, FIG. 5 to FIG. 7)

特許文献１記載の技術では、製造工程の途中で、ノズル基板の液導入側の面やノズル孔の内壁に形成した保護膜に、傷やピンホール等が発生することがあった。 In the technique described in Patent Document 1, scratches or pinholes may occur in the protective film formed on the surface of the nozzle substrate on the liquid introduction side or the inner wall of the nozzle hole during the manufacturing process.

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、保護膜に傷やピンホール等を生じることがなく、アルカリ耐性を向上させることができるシリコン製ノズル基板、シリコン製ノズル基板を備えた液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置、及びシリコン製ノズル基板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. A silicon nozzle substrate and a silicon nozzle substrate that can improve alkali resistance without causing scratches or pinholes in the protective film. It is an object of the present invention to provide a droplet discharge head, a droplet discharge apparatus equipped with the droplet discharge head, and a method for manufacturing a silicon nozzle substrate.

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、ノズル孔の液導入側の面からノズル孔の内壁までドライ酸化膜を形成し、ドライ酸化膜にＴａ₂Ｏ₅膜を積層したものである。
ドライ酸化膜にＴａ₂Ｏ₅膜を積層したので、シリコン製ノズル基板のアルカリ耐性を向上させることができる。 The silicon nozzle substrate according to the present invention has a nozzle hole for discharging droplets, forms a dry oxide film from the surface of the nozzle hole on the liquid introduction side to the inner wall of the nozzle hole, and Ta ₂ is formed on the dry oxide film. An O ₅ film is laminated.
Since the Ta ₂ O ₅ film is laminated on the dry oxide film, the alkali resistance of the silicon nozzle substrate can be improved.

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、ノズル孔の液導入側の面からノズル孔の内壁までドライ酸化膜を形成し、ノズル孔の吐出側の面に撥水膜をさらに形成し、ドライ酸化膜に、ノズル孔の液導入側の面からノズル孔の内壁の開口部まで連続するＴａ₂Ｏ₅膜を積層したものである。
ノズル孔の内壁の開口部までＴａ₂Ｏ₅膜を形成したので、シリコン製ノズル基板のアルカリ耐性を向上させるとともに、基板内部への液の侵入を阻止することができる。 The silicon nozzle substrate according to the present invention has a nozzle hole for discharging droplets, forms a dry oxide film from the liquid introduction side surface of the nozzle hole to the inner wall of the nozzle hole, A water repellent film is further formed on the surface, and a Ta ₂ O ₅ film that is continuous from the surface on the liquid introduction side of the nozzle hole to the opening of the inner wall of the nozzle hole is laminated on the dry oxide film.
Since the Ta ₂ O ₅ film is formed up to the opening of the inner wall of the nozzle hole, it is possible to improve the alkali resistance of the silicon nozzle substrate and to prevent liquid from entering the substrate.

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。
アルカリ耐性に優れ、基板内部への液の侵入を阻止するノズル基板を備えたので、液滴吐出が安定した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.
Since the nozzle substrate that has excellent alkali resistance and prevents liquid from entering the substrate is provided, a droplet discharge head with stable droplet discharge 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。
液滴吐出が安定した液滴吐出ヘッドを搭載した高品質の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.
It is possible to obtain a high-quality liquid droplet ejection apparatus equipped with a liquid droplet ejection head in which liquid droplet ejection is stable.

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、シリコン基材の表面にドライ酸化膜を形成する工程と、シリコン基材の凹部を形成した側の面（液導入側の面）に第１の支持基板を貼り合わせる工程と、シリコン基材の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、シリコン基材の薄板化した側の面（液吐出側の面）に第２の支持基板を貼り合わせる工程と、前記第１の基板を剥離する工程と、シリコン基材の凹部を形成した側の面から開口した凹部の内壁までＴａ₂Ｏ₅膜を形成する工程と、第２の支持基板を剥離する工程とを有するものである。
Ｔａ₂Ｏ₅膜を製造工程の終盤に形成するので、工程途中でドライ酸化膜に発生する傷やピンホ−ル等をＴａ₂Ｏ₅膜で塞ぎ、保護膜に傷等がなく、アルカリ耐性に優れたシリコン製ノズル基板を得ることができる。こうして、組み立て不良が激減し、歩留まりが良くなり、品質が向上する。 The silicon nozzle substrate manufacturing method according to the present invention includes a step of forming a recess in a silicon base, a step of forming a dry oxide film on the surface of the silicon base, and a surface on the side where the recess of the silicon base is formed. A step of bonding the first support substrate to the (liquid introduction side surface), a step of thinning the surface opposite to the surface of the silicon substrate on which the recess is formed, and opening the recess, The step of bonding the second support substrate to the thinned surface (the liquid discharge side surface), the step of peeling the first substrate, and the surface on the side where the concave portion of the silicon base material was formed opened. The method includes a step of forming a Ta ₂ O ₅ film up to the inner wall of the concave portion and a step of peeling the second support substrate.
Since the Ta ₂ O ₅ film is formed at the end of the manufacturing process, scratches and pinholes generated in the dry oxide film during the process are covered with the Ta ₂ O ₅ film, and the protective film has no scratches and is resistant to alkali. An excellent silicon nozzle substrate can be obtained. Thus, assembly defects are drastically reduced, yield is improved, and quality is 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ののち、シリコン基材の薄板化した側の面に撥水膜を形成する工程をさらに含み、また、シリコン基材の凹部を形成した側の面から開口した凹部の内壁までＴａ₂Ｏ₅膜を形成する工程が、シリコン基材の凹部を形成した側の面から開口した凹部の内壁の開口部までＴａ₂Ｏ₅膜を形成する工程である。
ドライ酸化膜を形成したのち撥水膜を形成し、さらに内壁の開口部までＴａ₂Ｏ₅膜を積層したので、ドライ酸化膜と撥水膜の接合部から基板の内部に液が侵入するのを阻止することができる。 The method for manufacturing a silicon nozzle substrate according to the present invention includes a step of thinning a surface opposite to a surface on which a concave portion of a silicon base material is formed to open the concave portion, and then a step of opening the concave portion of the silicon base material. A step of forming a water-repellent film on the surface, and a step of forming a Ta ₂ O ₅ film from the surface on the side where the concave portion of the silicon base material is formed to the inner wall of the concave portion opened. This is a step of forming a Ta ₂ O ₅ film from the formed side surface to the opening of the inner wall of the recess opened.
After forming the dry oxide film, the water repellent film is formed, and the Ta ₂ O ₅ film is laminated to the opening on the inner wall, so that the liquid enters the inside of the substrate from the joint between the dry oxide film and the water repellent film. Can be prevented.

本発明に係るシリコン製ノズル基板の製造方法は、Ｔａ₂Ｏ₅膜を低温プラズマＣＶＤで形成するものである。
Ｔａ₂Ｏ₅膜は低温のプラズマＣＶＤで成膜できるので、第２の支持基板を貼り合わせている両面テープに対して熱によるダメージが少なくて済み、このため、終盤工程であって、しかも第２の支持基板と両面テープを除去する前の段階に成膜することができる。 In the method for manufacturing a silicon nozzle substrate according to the present invention, a Ta ₂ O ₅ film is formed by low-temperature plasma CVD.
Since the Ta ₂ O ₅ film can be formed by low-temperature plasma CVD, the thermal damage to the double-sided tape to which the second supporting substrate is bonded is small, and this is the final process, The film can be formed in a stage before the support substrate 2 and the double-sided tape are removed.

本発明に係るシリコン製ノズル基板の製造方法は、低温プラズマＣＶＤを１００℃〜１５０℃で行うものである。
Ｔａ₂Ｏ₅膜は１００℃〜１５０℃、好ましくは１３０℃前後の低温で成膜することが出来るので、第２の支持基板の両面テープに対して熱によるダメージが少ない。 The method for producing a silicon nozzle substrate according to the present invention performs low-temperature plasma CVD at 100 ° C. to 150 ° C.
Since the Ta ₂ O ₅ film can be formed at a low temperature of 100 ° C. to 150 ° C., preferably around 130 ° C., the double-sided tape of the second support substrate is less damaged by heat.

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た縦断面図、図４は図３の要部を拡大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に対して独立にインク供給路が設けられたキャビティ基板２と、キャビティ基板２の振動板２２に対峙して個別電極３１が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. 2 is a longitudinal sectional view showing a main part in a state where FIG. 1 is assembled. FIG. 3 is an enlarged longitudinal sectional view of the vicinity of the nozzle hole of FIG. 2, and FIG. 4 is an enlarged longitudinal sectional view of the main part of FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the inkjet head 10 includes a nozzle substrate 1 in which a plurality of nozzle holes 11 are provided at a predetermined pitch, and a cavity in which an ink supply path is provided independently for each nozzle hole 11. The substrate 2 and the electrode substrate 3 on which the individual electrodes 31 are disposed are opposed to the diaphragm 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、液吐出面（液吐出側の面）１ａ側に位置して先端が液吐出面１ａに開口する径の小さい吐出部１１ａ（以下、第１のノズル孔部という）と、液導入面（液導入側の面）１ｂ側に位置して後端が液導入面１ｂに開口する径の大きい導入部１１ｂ（以下、第２のノズル孔部という）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 ejecting ink droplets are opened in the nozzle substrate 1, and each nozzle hole 11 is formed, for example, in a two-stage cylindrical shape having different diameters as shown in FIG. A portion, that is, a liquid discharge surface (surface on the liquid discharge side) 1a, a discharge portion 11a (hereinafter referred to as a first nozzle hole) having a small diameter and having a tip opening to the liquid discharge surface 1a; It is composed of a large-diameter introduction portion 11b (hereinafter referred to as a second nozzle hole portion) located on the surface (surface on the liquid introduction side) 1b and having a rear end opening on the liquid introduction surface 1b. Are formed vertically and coaxially.

ノズル基板１のノズル孔１１の液導入面１ｂからノズル孔１１の内壁１１ｃまで、第１の保護膜であるドライ酸化膜（熱酸化膜）１２が連続して形成されている。また、ノズル孔１１の液吐出面１ａには撥水膜１４が形成されている。さらに、第１の保護膜であるドライ酸化膜１２に、ノズル孔１１の液導入面１ｂからノズル孔１１の内壁１１ｃの開口部１１ｄまで連続する第２の保護膜であるＴａ₂Ｏ₅膜（五酸化タンタル膜）１３が積層されている。 A dry oxide film (thermal oxide film) 12 as a first protective film is continuously formed from the liquid introduction surface 1 b of the nozzle hole 11 of the nozzle substrate 1 to the inner wall 11 c of the nozzle hole 11. A water repellent film 14 is formed on the liquid discharge surface 1 a of the nozzle hole 11. Further, a Ta ₂ O ₅ film ( _second protective film) continuous from the liquid introduction surface 1 b of the nozzle hole 11 to the opening 11 d of the inner wall 11 c of the nozzle hole 11 is formed on the dry oxide film 12 that is the first protective film. A tantalum pentoxide film) 13 is laminated.

第１の保護膜であるドライ酸化膜１２、第２の保護膜であるＴａ₂Ｏ₅膜１３、及び撥水膜１４の相互の関係を、図４により詳述する。ドライ酸化膜１２の端部１２ａは、シリコン基材１００の吐出側の面１００ａ（図８（ｉ）参照）と同じ高さにある。そして、撥水膜１４の端部１４ａは、ドライ酸化膜１２の第１のノズル孔部１１ａ側の立設面１２ｂと同一面上に位置する。さらに、Ｔａ₂Ｏ₅膜１３は、撥水膜１４の上面１４ｂまで、すなわちノズル孔１１の内壁１１ｃの開口部１１ｄまで、連続した膜を形成する。よって、ノズル孔１１の開口部１１ｄの縁部１３ａは、Ｔａ₂Ｏ₅膜１３である。 The mutual relationship among the dry oxide film 12 as the first protective film, the Ta ₂ O ₅ film 13 as the _second protective film, and the water repellent film 14 will be described in detail with reference to FIG. The end 12a of the dry oxide film 12 is at the same height as the discharge-side surface 100a of the silicon substrate 100 (see FIG. 8 (i)). The end portion 14 a of the water repellent film 14 is located on the same plane as the standing surface 12 b on the first nozzle hole 11 a side of the dry oxide film 12. Further, the Ta ₂ O ₅ film 13 forms a continuous film up to the upper surface 14 b of the water repellent film 14, that is, up to the opening 11 d of the inner wall 11 c of the nozzle hole 11. Therefore, the edge 13 a of the opening 11 d of the nozzle hole 11 is the Ta ₂ O ₅ film 13.

こうして、ノズル基板１は、第１の保護膜であるドライ酸化膜１２に、ノズル孔１１の液導入面１ｂからノズル孔１１の内壁１１ｃの開口部１１ｄまで連続する第２の保護膜であるＴａ₂Ｏ₅膜１３を積層したので、インクに対する耐性（アルカリ耐性）に優れ、また、基板内部にインクが侵入するのを阻止することができる。 In this way, the nozzle substrate 1 is formed on the dry oxide film 12 that is the first protective film, and the second protective film Ta that is continuous from the liquid introduction surface 1b of the nozzle hole 11 to the opening 11d of the inner wall 11c of the nozzle hole 11. _{Since the 2} O ₅ film 13 is laminated, it has excellent resistance to ink (alkali resistance), and can prevent ink from entering the substrate.

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 that 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 and bent toward the individual electrode 31 by 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 the 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.

このように、インクジェットヘッド１０は、第１の保護膜であるドライ酸化膜１２に、ノズル孔１１の液導入側の面１ｂからノズル孔１１の内壁１１ｃの開口部１１ｄまで連続する第２の保護膜であるＴａ₂Ｏ₅膜１３を積層したノズル基板１を用いて製造したので、インクに対する耐性（アルカリ耐性）に優れ、基板内部へのインクの侵入を阻止することができ、このため、インク吐出が安定し、高品質の印字が可能となる。 As described above, the inkjet head 10 has the second protective film that is continuous with the dry oxide film 12 that is the first protective film, from the surface 1b on the liquid introduction side of the nozzle hole 11 to the opening 11d of the inner wall 11c of the nozzle hole 11. Since the nozzle substrate 1 on which the Ta ₂ O ₅ film 13 which is a film is laminated is manufactured, it has excellent resistance to ink (alkali resistance) and can prevent ink from entering the substrate. Discharge is stable and high-quality printing is possible.

次に、インクジェットヘッド１０の製造方法について、図５〜図１１を用いて説明する。図５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６〜図９はノズル基板１の製造工程を示す断面図（図５をＡ−Ａ線で切断した断面図）である。図１０、図１１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６〜図９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. 5 is a top view showing the nozzle substrate 1 according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 6 to 9 are cross-sectional views showing the manufacturing steps of the nozzle substrate 1 (cross-sectional views taken along line AA in FIG. 5). It is. 10 and 11 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 substrate 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６（ａ）に示すように、シリコン基材１００（完成後にノズル基板１となる）を用意して熱酸化装置にセットする。 (A) As shown to Fig.6 (a), the silicon base material 100 (it becomes nozzle board | substrate 1 after completion) 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６（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熱酸化膜１０１を均一に成膜する。 (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 thermal oxide film 101 serving as an etching protective film is uniformly formed on 100c.

（ｃ）図６（ｃ）に示すように、インクを導入する側の面（液導入側の面）１００ｂに成膜した熱酸化膜１０１に、第２のノズル凹部１１０ｂ（図７（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７（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. 6C, the second nozzle recess 110b (FIG. 7F) is formed on the thermal oxide film 101 formed on the surface 100b on the ink introduction side (surface on the liquid introduction side). The second concave portion 101b corresponding to (see) and the first concave portion 101a corresponding to the first nozzle concave portion 110a (see FIG. 7 (f)) are formed by patterning. 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７（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て、第１のノズル凹部１１０ａを形成する。 (D) As shown in FIG. 7D, anisotropic dry etching is performed vertically by deep-reactive ion etching (Deep-RIE) to form the first nozzle recess 110a.

（ｅ）図７（ｅ）に示すように、熱酸化膜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. 7E, the thermal oxide film 101 is etched with BHF so that the remaining thickness of the second recess 101b becomes zero.

（ｆ）図７（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て、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。
次に、シリコン基材１００の表面に残る熱酸化膜１０１を除去する。 (F) As shown in FIG. 7F, 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.
Next, the thermal oxide film 101 remaining on the surface of the silicon substrate 100 is removed.

（ｇ）図７（ｇ）に示すように、シリコン基材１００を熱酸化処理し、ドライ酸化膜（熱酸化膜）１０２を成膜する。 (G) As shown in FIG. 7G, the silicon substrate 100 is thermally oxidized to form a dry oxide film (thermal oxide film) 102.

（ｈ）図８（ｈ）に示すように（図８（ｈ）より図８（ｋ）に至るまでは図７（ｇ）のシリコン基材１００の上下を逆転した図を示す）、液導入側の面１００ｂに、紫外線（ＵＶ）照射することで発泡する第１の両面テープ６０を貼り合わせ、その上にガラス製の第１の支持基板５０を貼る。第１の両面テープ６０と第１の支持基板５０を貼り合わせるときは、気泡などが入っていると、次工程（ｉ）で均一に薄板化できないため、真空中で貼り合わせる。 (H) As shown in FIG. 8 (h) (from FIG. 8 (h) to FIG. 8 (k), the silicon substrate 100 in FIG. 7 (g) is shown upside down), liquid introduction A first double-sided tape 60 that is foamed by irradiating ultraviolet rays (UV) is bonded to the side surface 100b, and a glass first support substrate 50 is bonded thereon. When the first double-sided tape 60 and the first support substrate 50 are bonded together, if there are bubbles or the like, they cannot be uniformly thinned in the next step (i), so they are bonded together in a vacuum.

（ｉ）図８（ｉ）に示すように、研削により、ノズル凹部１１０を形成した側と反対側の面１００ｃ（図８（ｈ）参照）を薄板化して、ノズル凹部１１０を開口する。薄板化は、最初にドライポリッシュで研削し、ＣＭＰ処理で鏡面化してインクを吐出する側の面（液吐出側の面）１００ａを形成する。研削後のシリコン基材１００の板厚は、６０μｍ〜７０μｍが望ましい。
こうして、第１のノズル凹部１１０ａは第１のノズル孔部１１ａとなり、第２のノズル凹部１１０ｂは第２のノズル孔部１１ｂとなって、ノズル凹部１１０からノズル孔１１が形成される。研削されずに残ったドライ酸化膜１０２は、第１の保護膜であるドライ酸化膜１２となる。 (I) As shown in FIG. 8 (i), the surface 100c (see FIG. 8 (h)) opposite to the side on which the nozzle recess 110 is formed is thinned by grinding to open the nozzle recess 110. In thinning, the surface is first ground by dry polishing and is mirror-finished by CMP to form a surface 100a on the ink discharge side (surface on the liquid discharge side). As for the plate | board thickness of the silicon base material 100 after grinding, 60 micrometers-70 micrometers are desirable.
Thus, the first nozzle recess 110a becomes the first nozzle hole 11a, the second nozzle recess 110b becomes the second nozzle hole 11b, and the nozzle hole 11 is formed from the nozzle recess 110. The dry oxide film 102 that remains without being ground becomes the dry oxide film 12 that is the first protective film.

（ｊ）図８（ｊ）に示すように、ＥＣＲ−スパッタ、ＲＦ−ＣＶＤ、ディップコ−タなどによって、液吐出側の面１００ａにフッ素含有有機ケイ素化合物を主成分とする撥水膜１４を形成する。 (J) As shown in FIG. 8 (j), a water repellent film 14 mainly composed of a fluorine-containing organosilicon compound is formed on the liquid discharge side surface 100a by ECR-sputtering, RF-CVD, dip coating, or the like. To do.

（ｋ）図８（ｋ）に示すように、撥水膜１４の上から、紫外線を照射することで発泡する第２の両面テープ６１を貼り、その上にガラス製の第２の基板５１を貼る。このとき、第２の両面テープ６１を発泡させて剥離する紫外線の波長と、工程（ｈ）で用いた第１の両面テープ６０を発泡させて剥離する紫外線の波長とは、異なるようにしてある。例えば、第１の両面テープ６０は３００ｎｍ以下の紫外線で剥離し、第２の両面テープ６１は５００ｎｍ以上の紫外線で剥離する。 (K) As shown in FIG. 8 (k), a second double-sided tape 61 that is foamed by irradiating ultraviolet rays is applied from above the water repellent film 14, and a second substrate 51 made of glass is formed thereon. Paste. At this time, the wavelength of the ultraviolet light that foams and peels off the second double-sided tape 61 is different from the wavelength of the ultraviolet light that foams and peels off the first double-sided tape 60 used in step (h). . For example, the first double-sided tape 60 is peeled off by ultraviolet rays of 300 nm or less, and the second double-sided tape 61 is peeled off by ultraviolet rays of 500 nm or more.

（ｌ）図９（ｌ）に示すように（図９（ｌ）より図９（ｏ）に至るまでは図８（ｋ）のシリコン基材１００の上下を逆転した図を示す）、紫外線を照射し、第１の両面テープ６０と第１の支持基板５０を剥離する。 (L) As shown in FIG. 9 (l) (from FIG. 9 (l) to FIG. 9 (o), the silicon substrate 100 of FIG. Irradiation is performed, and the first double-sided tape 60 and the first support substrate 50 are peeled off.

（ｍ）図９（ｍ）は、第１の両面テープ６０と第１の支持基板５１を剥離した状態を示す。 (M) FIG. 9 (m) shows a state where the first double-sided tape 60 and the first support substrate 51 are peeled off.

（ｎ）図９（ｎ）に示すように、液導入側の面１００ｂからノズル孔１１の内壁１１ｃまで、第２の保護膜であるＴａ₂Ｏ₅膜１３を形成する。この場合、Ｔａ₂Ｏ₅膜１３は、ノズル孔１１の内壁１１ｃの開口部１１ｄまで、連続した膜を形成する。
成膜は低温プラズマＣＶＤによって行い、膜厚は、例えば０．２μｍとする。この場合、膜形成温度は１００℃〜１５０℃であり、１３０℃前後が好ましい。
Ｔａ₂Ｏ₅膜１３は低温プラズマＣＶＤによって成膜するため、成膜時に、第２の両面テープ５１に対して、熱によるダメージは少ない。 (N) As shown in FIG. 9 (n), a Ta ₂ O ₅ film 13 as a _second protective film is formed from the surface 100 b on the liquid introduction side to the inner wall 11 c of the nozzle hole 11. In this case, the Ta ₂ O ₅ film 13 forms a continuous film up to the opening 11 d of the inner wall 11 c of the nozzle hole 11.
Film formation is performed by low-temperature plasma CVD, and the film thickness is, for example, 0.2 μm. In this case, the film forming temperature is 100 ° C. to 150 ° C., preferably around 130 ° C.
Since the Ta ₂ O ₅ film 13 is formed by low-temperature plasma CVD, the second double-sided tape 51 is less damaged by heat during film formation.

（ｏ）図９（ｏ）に示すように、紫外線を照射して、第２の両面テープ６１、及び第２のガラス基板５１を剥離する。こうして、シリコン基材１００からノズル基板１が完成する。 (O) As shown in FIG. 9 (o), the second double-sided tape 61 and the second glass substrate 51 are peeled off by irradiating with ultraviolet rays. Thus, the nozzle substrate 1 is completed from the silicon base material 100.

実施の形態１に係るノズル基板１の製造方法によれば、Ｔａ₂Ｏ₅膜１３は低温（１００℃〜１５０℃、好ましくは１３０℃前後）で成膜することができるので、成膜時に第２の両面テープ６１に対する熱によるダメージが少なく、このため、工程途中にドライ酸化膜１２上に発生した傷やピンホ−ル等を、終盤工程に第２の両面テープ６１が貼り付けられた状態のまま、Ｔａ₂Ｏ₅膜１３で覆うことができる。 According to the method for manufacturing nozzle substrate 1 according to the first embodiment, Ta ₂ O ₅ film 13 can be formed at a low temperature (100 ° C. to 150 ° C., preferably around 130 ° C.). The double-sided tape 61 is less damaged by heat, and therefore, the scratches, pinholes, etc. generated on the dry oxide film 12 during the process are in a state where the second double-sided tape 61 is attached to the final stage process. The Ta ₂ O ₅ film 13 can be covered as it is.

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１０、図１１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. 10 and 11.

（ａ）図１０（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. 10 (a), 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１０（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. 10 (b), after both surfaces of the silicon substrate 200 (cavity substrate 2) are mirror-polished, one side of the silicon substrate 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１０（ａ）のようにして作製された電極基板３とを、図１０（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. 10A 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１０（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１１（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１１（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１１（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. 11E) 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. 11E, 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 of FIG. 11 (e), 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１１（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. 11F, 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１１（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. 11G, a silicon oxide film (insulating film) 26 is formed on the surface of the silicon substrate 200 on which the recesses 240 to be the discharge chambers 24 are formed, as shown in FIG.

（ｈ）図１１（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からレーザー加工を施して、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. 11 (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 portion of the upper surface of the silicon base material 200 (the surface on the bonding side with 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 produced from the silicon base material 200 bonded to the electrode substrate 3 produced in advance. Thus, the silicon substrate 200 is supported, and even if the silicon substrate 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１２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１２に示すインクジェット記録装置は、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、インク耐性（アルカリ耐性）に優れ、このためインクの吐出が安定し、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１２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. 12 is a perspective view showing an ink jet recording apparatus equipped with the ink jet head 10 according to the first embodiment. The ink jet recording apparatus shown in FIG. 12 is an ink jet printer and is equipped with the ink jet head 10 according to the first embodiment. Therefore, the ink jet recording apparatus is excellent in ink resistance (alkali resistance). Printing is possible.
In addition to the ink jet printer shown in FIG. 12, 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のインクジェット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 inkjet head of FIG. 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３の要部を拡大した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which expanded the principal part of FIG. 図１のノズル基板の上面図。The top view of the nozzle substrate of FIG. 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 a nozzle substrate. 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. 図８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. 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 a cavity substrate and an electrode substrate. 図１０に続く製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process following FIG. インクジェット記録装置を示す斜視図。1 is a perspective view illustrating an ink jet recording apparatus.

Explanation of symbols

１ノズル基板、１ａ液吐出面（液吐出側の面）、１ｂ液導入面（液導入側の面）、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ノズル孔の開口部、１１ｅ吐出口縁部、１２ドライ酸化膜（第１の保護膜）、１３Ｔａ₂Ｏ₅膜（第２の保護膜）、１４撥水膜、２２振動板、２３オリフィス、２４吐出室、２５リザーバ、３１個別電極、３２凹部、３４インク供給孔、５０第１の支持基板、５１第２の支持基板、１００シリコン基材、１００ａ液吐出側の面（薄板化した面）、１００ｂ液導入側の面、１００ｃ凹部を形成した側の面と反対側の面、１１０ノズル凹部、１１０ａ第１のノズル凹部、１１０ｂ第２のノズル凹部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle substrate, 1a Liquid discharge surface (surface on the liquid discharge side), 1b Liquid introduction surface (surface on the liquid introduction side), 2 Cavity substrate, 3 Electrode substrate, 10 Inkjet head, 11 Nozzle hole, 11a First nozzle hole Part, 11b second nozzle hole part, 11c inner wall of nozzle hole, 11d nozzle hole opening part, 11e discharge port edge part, 12 dry oxide film (first protective film), 13 Ta ₂ O ₅ film (second , 14 water repellent film, 22 diaphragm, 23 orifice, 24 discharge chamber, 25 reservoir, 31 individual electrode, 32 recess, 34 ink supply hole, 50 first support substrate, 51 second support substrate, 100 silicon substrate, 100a surface on the liquid discharge side (thinned surface), 100b surface on the liquid introduction side, 100c surface opposite to the surface on which the recess is formed, 110 nozzle recess, 110a first nozzle recess, 110b 2 of the nozzle recess.

Claims

Having nozzle holes for discharging droplets,
Forming a dry oxide film from the liquid introduction side surface of the nozzle hole to the inner wall of the nozzle hole;
A silicon nozzle substrate, wherein a Ta ₂ O ₅ film is laminated on the dry oxide film.

Having the nozzle hole for discharging droplets;
Forming a dry oxide film from the liquid introduction side surface of the nozzle hole to the inner wall of the nozzle hole;
Further forming a water repellent film on the liquid discharge side surface of the nozzle hole,
The silicon nozzle substrate according to claim 1, wherein a Ta ₂ O ₅ film that is continuous from the liquid introduction side surface of the nozzle hole to the opening of the inner wall of the nozzle hole is laminated on the dry oxide film.

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

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

Forming a recess in the silicon substrate;
Forming a dry oxide film on the surface of the silicon substrate;
Bonding the first support substrate to the surface of the silicon substrate on which the concave portion is formed;
Thinning the surface of the silicon substrate opposite to the surface on which the recess is formed, and opening the recess;
Bonding a second support substrate to the thinned surface of the silicon substrate;
Peeling the first support substrate;
Forming a Ta ₂ O ₅ film from the surface of the silicon substrate on which the recess is formed to the inner wall of the opened recess;
Peeling the second support substrate;
A method for producing a silicon nozzle substrate, comprising:

Forming a water repellent film on a surface of the silicon substrate on the thinned side after the step of thinning the surface opposite to the surface on which the concave portion is formed of the silicon substrate to open the recess Further including
Further, the step of forming a Ta ₂ O ₅ film from the surface of the silicon substrate on the side where the recess is formed to the inner wall of the opening of the recess includes opening the opening from the surface of the silicon substrate on the side where the recess is formed. 6. The method for producing a silicon nozzle substrate according to claim _{5, wherein the} Ta ₂ O ₅ film is formed up to the opening of the inner wall of the recessed portion.

7. The method of manufacturing a silicon nozzle substrate according to claim _5, wherein the Ta ₂ O ₅ film is formed by low temperature plasma CVD.

8. The method of manufacturing a silicon nozzle substrate according to claim 7, wherein the low temperature plasma CVD is performed at 100 to 150 [deg.] C.