JP2012101548A - 吐出ヘッド製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ノズル孔22はシリコン基板やガラス基板等の無機基板に形成されるので、位置精度が高いだけではなく、耐久性も高い。吐出ヘッド20の吐出口23が位置する表面には、ダイヤモンド薄膜32が形成されているので、吐出ヘッド20の耐久性が高いだけでなく、撥液性も高い。吐出液が吐出ヘッド20表面で広がらないので、吐出液の吐出精度が高い。
【選択図】図4
Description
ノズル孔を形成する加工手段としては、打ち抜き、ウェットエッチング、ドライエッチング、レーザー加工、電鋳等の手段が用いられている。
液滴の吐出口であるノズル孔の加工手段として打ち抜き、電鋳等の穴開け工法を用いると要求される精度を満足させることは困難である。レーザーによる穴加工では、高精度の加工が達成されるが、実用的な基材はポリイミド等の樹脂部材に限られてしまう。
剛性の高い基材と張り合わせた物を液滴吐出ヘッドとして用いた場合は、各基材をアッセンブルする際に吐出口の位置精度が低下してしまう。
本発明は、吐出ヘッド製造方法であって、前記第一の開口を形成する際に、前記無機レジスト膜の表面にパターニングされた第一の有機レジスト膜を形成し、前記第一の有機レジスト膜の第一のレジスト開口の底面に露出する部分の前記無機レジスト膜を除去して前記無機レジスト膜に前記第一の開口を形成し、前記第二の開口を形成する際に、前記第一の有機レジスト膜を除去した後、前記第一の開口の底面に露出する部分の前記ダイヤモンド薄膜を除去して前記ダイヤモンド薄膜に前記第二の開口を形成する吐出ヘッド製造方法である。
本発明は、吐出ヘッド製造方法であって、前記第一の有機レジスト膜を除去した後、第二のレジスト開口が前記第一の開口上に配置された第二の有機レジスト膜を前記無機レジスト膜の表面に配置して、前記第二のレジスト開口と前記第一、第二の開口とを連通させた状態で、前記第一の開口の底面に露出する部分の前記シリコン基板を深さ方向底部を残してエッチング除去し、前記有底小孔を形成する吐出ヘッド製造方法である。
本発明は、吐出液室内に配置された吐出液を、前記吐出液室に接続されたノズル孔の開口である吐出口から吐出する吐出ヘッドであって、前記吐出口が位置する表面にはダイヤモンド薄膜が形成された吐出ヘッドである。
本発明は吐出ヘッドであって、前記ノズル孔は、無機基板に形成され、前記ダイヤモンド薄膜は、前記無機基板の表面に配置された吐出ヘッドである。
本発明は吐出装置であって、吐出液供給系と、前記吐出ヘッドを有し、前記吐出液供給系は、前記吐出液を前記吐出液室に供給するように構成された吐出装置である。
本発明は上記のように構成されており、吐出ヘッドの表面にはダイヤモンド薄膜が形成されている。ダイヤモンド薄膜は吐出ヘッドの構成材料よりも機械的強度が高く、化学的に安定している。
ダイアモンド薄膜は、従来の化学気相蒸着法の手段を用いる事で容易に作製する事が可能である。
吐出液室とノズル孔が形成される無機基板が酸化物(例えばガラス)で構成される場合には、吐出液室とノズル孔の内壁面を露出させるだけでよい。
この結果、吐出される液滴の位置精度および液滴特性が十分満足されるノズルプレートを作成することが可能となる。
図4は、吐出ヘッド20の概略断面図であり、複数の吐出液室21を有している。
図1に示すように、各吐出ヘッド20は、吐出口23が位置する表面を吐出装置10の台11の表面に向けられている。
図2において、軸12と処理対象物14は、相対的に移動可能に構成されており(ここでは、軸12が移動する。)、吐出ヘッド20は、処理対象物14の真上位置で処理対象物14と対面し、処理対象物14の所望位置に吐出液を着弾させるように構成されている。
ダイアモンドは、隣接する炭素原子同士が電子を共有しあい、堅固に結合していることで物理的および化学的にとても安定しており、機械的磨耗および化学的変性に対して高い耐性を有する。
<第一例の製造工程>
図6(a)の符号30は、シリコン基板やガラス基板等からなる無機基板を示している。
有機レジスト膜38は、例えば、無機レジスト膜36表面に形成した感光性樹脂の層をリソグラフィー法によりパターニングして形成される。
<第二例の製造工程>
先ず、スパッタリング法により、シリコン薄膜から成る吐出液室用レジスト膜50を無機基板30の片面に成膜し、片面の吐出液室用レジスト膜50をパターニングし、吐出液室21が形成されるべき位置に開口を配置する。無機基板30がガラス基板の場合、バッファードフッ酸溶液に浸漬し、等方性ウェットエッチングを行ない、吐出液室21を形成する(図8(a))。この際、無機基板30の反対側の面を樹脂膜59で覆って保護し、ウェットエッチング後は樹脂膜49を除去する。。
ダイヤモンド薄膜32を成膜する際に、プラズマ化した原料ガス(メタンガスや水素ガス)がノズル孔22の内部や吐出液室21内部に入り込むと、ダイヤモンド薄膜32はノズル孔22内部や吐出液21内部にも形成されてしまう。
下記に示す条件で、上述した第一例の製造工程により実施例1の吐出ヘッド20を製造した。
ダイヤモンド薄膜32:膜厚150nm(CVD法)
無機レジスト膜36:膜厚300nmのSiO2薄膜(CVD法)
下地酸化膜31:膜厚100nm
ノズル孔22:φ20μm
尚、ダイヤモンド薄膜32は、非特許文献:Physical Status Solid(a)(2006)203,No.13,3245−3272に記載されたように、メタンと水素の混合ガスをプラズマ化し、無機基板30表面でダイアモンドを結晶成長させるCVD法を用いておこなった。
下記に示す条件で、上述した第二例の製造工程により実施例2の吐出ヘッド80を製造した。
ノズル孔22:φ30μm
ダイヤモンド薄膜32:膜厚200nm(CVD法)
尚、ダイヤモンド薄膜32は上記実施例1と同じ条件で成膜した。ノズル孔22を形成と、余剰なダイヤモンド薄膜32の除去は、それぞれエッチングガスを用いたドライエッチングである。エッチングガスとしては、ノズル孔22の形成にはArとCF4の混合ガス、ダイヤモンド薄膜32の除去にはArとO2の混合ガスを用いた。
上述したシリコン基板やパイレックスガラスの他、本発明の無機基板30には、パイコールガラス(登録商標)、ULE(登録商標)、イーグル2000(登録商標)、TEMPAX FLOAT(登録商標)といった石英ガラス、窒化シリコンといった無機材料を用いることができる。
ノズル孔22は、ウェットエッチでも、ドライプロセスによるエッチングでも形成することができる。
本発明は、吐出ヘッド製造方法であって、前記第一の開口を形成する際に、前記無機レジスト膜の表面にパターニングされた第一の有機レジスト膜を形成し、前記第一の有機レジスト膜の第一のレジスト開口の底面に露出する部分の前記無機レジスト膜を除去して前記無機レジスト膜に前記第一の開口を形成し、前記第二の開口を形成する際に、前記第一の有機レジスト膜を除去した後、前記第一の開口の底面に露出する部分の前記ダイヤモンド薄膜を除去して前記ダイヤモンド薄膜に前記第二の開口を形成する吐出ヘッド製造方法である。
本発明は、吐出ヘッド製造方法であって、前記第一の有機レジスト膜を除去した後、第二のレジスト開口が前記第一の開口上に配置された第二の有機レジスト膜を前記無機レジスト膜の表面に配置して、前記第二のレジスト開口と前記第一、第二の開口とを連通させた状態で、前記第一の開口の底面に露出する部分の前記シリコン基板を深さ方向底部を残してエッチング除去し、前記有底小孔を形成する吐出ヘッド製造方法である。
ダイヤモンド薄膜は、従来の化学気相蒸着法の手段を用いる事で容易に作製する事が可能である。
ダイヤモンドは、隣接する炭素原子同士が電子を共有しあい、堅固に結合していることで物理的および化学的にとても安定しており、機械的磨耗および化学的変性に対して高い耐性を有する。
<第二例の製造工程>
先ず、スパッタリング法により、シリコン薄膜から成る吐出液室用レジスト膜50を無機基板30の片面に成膜し、片面の吐出液室用レジスト膜50をパターニングし、吐出液室21が形成されるべき位置に開口を配置する。無機基板30がガラス基板の場合、バッファードフッ酸溶液に浸漬し、等方性ウェットエッチングを行ない、吐出液室21を形成する(図8(a))。この際、無機基板30の反対側の面を樹脂膜49で覆って保護し、ウェットエッチング後は樹脂膜49を除去する。。
ダイヤモンド薄膜32を成膜する際に、プラズマ化した原料ガス(メタンガスや水素ガス)がノズル孔22の内部や吐出液室21内部に入り込むと、ダイヤモンド薄膜32はノズル孔22内部や吐出液室21内部にも形成されてしまう(図8(d))。
ダイヤモンド薄膜32:膜厚150nm(CVD法)
無機レジスト膜36:膜厚300nmのSiO2薄膜(CVD法)
下地酸化膜31:膜厚100nm
ノズル孔22:φ20μm
尚、ダイヤモンド薄膜32は、非特許文献:Physical Status Solid(a)(2006)203,No.13,3245−3272に記載されたように、メタンと水素の混合ガスをプラズマ化し、無機基板30表面でダイヤモンドを結晶成長させるCVD法を用いておこなった。
ノズル孔22:φ30μm
ダイヤモンド薄膜32:膜厚200nm(CVD法)
尚、ダイヤモンド薄膜32は上記実施例1と同じ条件で成膜した。ノズル孔22の形成と、余剰なダイヤモンド薄膜32の除去は、それぞれエッチングガスを用いたドライエッチングである。エッチングガスとしては、ノズル孔22の形成にはArとCF4の混合ガス、ダイヤモンド薄膜32の除去にはArとO2の混合ガスを用いた。
Claims (6)
- シリコン基板の表面にダイヤモンド薄膜を形成し、
前記ダイヤモンド薄膜の表面に無機レジスト膜を形成し、
前記無機レジスト膜に第一の開口を形成し、
前記ダイヤモンド薄膜に、前記第一の開口に連通する第二の開口を形成し、
前記無機レジスト膜をマスクとして前記第一、第二の開口の底面に露出する前記シリコン基板の表面をエッチングして前記シリコン基板に有底小孔を形成した後、
前記シリコン基板の裏面の前記有底小孔の裏側の部分を厚み方向途中までエッチングして底面が前記有底小孔の底面よりも大きい吐出液室を形成すると共に、前記有底小孔の下端を前記吐出液室の底面に開口させてノズル孔を形成し、
熱酸化によって前記ノズル孔と前記吐出液室とに下地酸化膜を形成した後、前記無機レジスト膜を除去し、表面に前記ダイヤモンド薄膜が配置された吐出ヘッドを製造する吐出ヘッド製造方法。 - 前記第一の開口を形成する際に、前記無機レジスト膜の表面にパターニングされた第一の有機レジスト膜を形成し、前記第一の有機レジスト膜の第一のレジスト開口の底面に露出する部分の前記無機レジスト膜を除去して前記無機レジスト膜に前記第一の開口を形成し、
前記第二の開口を形成する際に、前記第一の有機レジスト膜を除去した後、前記第一の開口の底面に露出する部分の前記ダイヤモンド薄膜を除去して前記ダイヤモンド薄膜に前記第二の開口を形成する請求項1記載の吐出ヘッド製造方法。 - 前記第一の有機レジスト膜を除去した後、
第二のレジスト開口が前記第一の開口上に配置された第二の有機レジスト膜を前記無機レジスト膜の表面に配置して、前記第二のレジスト開口と前記第一、第二の開口とを連通させた状態で、
前記第一の開口の底面に露出する部分の前記シリコン基板を深さ方向底部を残してエッチング除去し、前記有底小孔を形成する請求項2記載の吐出ヘッド製造方法。 - 吐出液室内に配置された吐出液を、前記吐出液室に接続されたノズル孔の開口である吐出口から吐出する吐出ヘッドであって、
前記吐出口が位置する表面にはダイヤモンド薄膜が形成された吐出ヘッド。 - 前記ノズル孔は、無機基板に形成され、前記ダイヤモンド薄膜は、前記無機基板の表面に配置された請求項4記載の吐出ヘッド。
- 吐出液供給系と、
請求項4又は請求項5のいずれか1項記載の前記吐出ヘッドを有し、
前記吐出液供給系は、前記吐出液を前記吐出液室に供給するように構成された吐出装置。
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JP2004276568A (ja) * | 2003-03-19 | 2004-10-07 | Fuji Xerox Co Ltd | インクジェット記録ヘッド |
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