JP4363150B2 - Method for manufacturing droplet discharge head - Google Patents

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Description

本発明は液滴吐出ヘッド、その製造方法等に関するものである。特に各ノズル間における吐出特性(吐出する液滴の重量、速度)のばらつきを抑えるための構成に関するものである。そして、そのようにして製造した液滴吐出ヘッドを用いて構成した、カラーフィルタや電界発光素子を用いた表示パネル等の製造装置等に関するものである。   The present invention relates to a droplet discharge head, a manufacturing method thereof, and the like. In particular, the present invention relates to a configuration for suppressing variations in ejection characteristics (weight and speed of ejected droplets) between nozzles. The present invention also relates to a manufacturing apparatus for a display panel using a color filter or an electroluminescent element, which is configured using the droplet discharge head manufactured as described above.

液滴吐出方式(代表的なものとして、インクを吐出して印刷等を行うために用いるインクジェット方式がある)の装置は、家庭用、工業用を問わず、あらゆる分野の印刷に利用されている。液滴吐出方式は、例えば複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドを対象物との間で相対移動させ、対象物の所定の位置に液滴を吐出するものである。この方式は液晶(Liquid Crystal)を用いた表示装置を作製する際のカラーフィルタ、有機化合物等の電界発光(ElectroLuminescence :以下、ELという)素子を用いた表示パネル(ELディスプレイ。以下、電界発光表示パネルという)、DNA、タンパク質等、生体分子のマイクロアレイ等の製造にも利用されている。   An apparatus of a droplet discharge method (typically, there is an ink jet method used for printing by discharging ink) is used for printing in all fields regardless of home use or industrial use. . In the droplet discharge method, for example, a droplet discharge head having a plurality of nozzles is moved relative to an object, and the droplet is discharged to a predetermined position of the object. In this method, a display panel (EL display; hereinafter referred to as electroluminescent display) using an electroluminescent (ElectroLuminescence: hereinafter referred to as EL) element such as a color filter or an organic compound for manufacturing a display device using liquid crystal (Liquid Crystal). Panel)), and is also used for the production of microarrays of biomolecules such as DNA and proteins.

ここで、液滴を吐出させるための方法が少なくとも2つある。1つは、液体が通る流路の一部において、吐出する液体(以下、単に液体という)を加熱して気体(バブル)を発生させ、その圧力によって、ヘッドに備えた各ノズルから液滴を吐出させる方法である。もう1つは、流路の一部に液体を溜めておく吐出室を備え、吐出室の少なくとも一面の壁(ここでは、底壁とする。この壁は他の壁とも一体形成されているが、以下、この壁のことを振動板ということにする)を撓ませて形状変化により吐出室内の圧力を高め、連通するノズルから液滴を吐出させる方法がある。   Here, there are at least two methods for discharging droplets. One method is to heat a liquid to be discharged (hereinafter simply referred to as a liquid) to generate a gas (bubble) in a part of a flow path through which the liquid passes, and the pressure causes a droplet to be discharged from each nozzle provided in the head. This is a discharge method. The other is provided with a discharge chamber for storing liquid in a part of the flow path, and is a wall on at least one surface of the discharge chamber (here, a bottom wall. This wall is also integrally formed with other walls. In the following, there is a method in which the wall is referred to as a diaphragm, the pressure in the discharge chamber is increased by a shape change, and a droplet is discharged from a communicating nozzle.

上記のような液滴吐出ヘッドでは、液体を加圧して吐出するという方法が採られているが、加圧の際、液体にはノズルの方向だけでなく、ノズルが設けられている方向とは逆の方向にも圧力が加わるため、逆方向にも液体の流れが発生する。   In the liquid droplet ejection head as described above, a method of pressurizing and ejecting the liquid is adopted, but at the time of pressurization, not only the direction of the nozzle but also the direction in which the nozzle is provided in the liquid Since pressure is also applied in the reverse direction, a liquid flow is also generated in the reverse direction.

ここで、通常、液体は液滴吐出ヘッドに備えたリザーバに一度貯められ、各ノズルと連通する各流路に供給される。したがって、各流路においてノズルとは逆方向に圧力が加わると、液体がリザーバに流れ込む。前述したように、リザーバは各ノズル(流路)に共通で連通しているので、ある流路からリザーバ側に加わった圧力が他の流路に流れる液体に干渉(伝播)して他のノズルの吐出特性に影響を与えることがある。そのため、通常、リザーバにはこれらの圧力を緩衝させる(圧力を吸収する)ためのダイヤフラムが設けられている(例えば特許文献1参照)。   Here, normally, the liquid is once stored in a reservoir provided in the droplet discharge head and supplied to each flow path communicating with each nozzle. Therefore, when pressure is applied in the direction opposite to the nozzle in each flow path, the liquid flows into the reservoir. As described above, since the reservoir communicates in common with each nozzle (flow path), the pressure applied from one flow path to the reservoir side interferes (propagates) with the liquid flowing through the other flow path, and other nozzles. This may affect the discharge characteristics of the ink. Therefore, the reservoir is usually provided with a diaphragm for buffering (absorbing pressure) these pressures (see, for example, Patent Document 1).

特開平11−115179号公報(3ページ、図1)Japanese Patent Laid-Open No. 11-115179 (page 3, FIG. 1)

ここで、通常、ダイヤフラムは、シリコン基板を加工してノズル等を形成する際、それらと共に加工され、一体形成される。つまり、ダイヤフラムはシリコンを材料として構成されることになる。ただ、このシリコンのポアソン比は0.09と小さく、また、ヤング率も大きい。これらは、シリコンの弾性が、結晶性弾性であることと、異方性材料であることに起因し、わずかな歪しか許容できない点にある。しかも減衰能が低いので、特に近年のように液滴吐出ヘッド(振動板)を高周波駆動させると、前の駆動によるダイヤフラムの振動が減衰し、収束する前に、次の駆動による振動が発生する。また、ヘッド上のノズル数が多くなり、各流路間が狭まって高密度化してくると、ノズル間の相互干渉による影響が多くなってくる。このように、高密度、高周波駆動になるにしたがって、圧力緩衝の役割を担わせるにはシリコンを材料とするダイヤフラムでは緩衝効果を実現するには不充分であった。また、緩衝効果を十分にするためにはダイヤフラムを大きくすればよいが液滴吐出ヘッドも大きくなってしまうし、コストも高くなる。また、ダイヤフラム部分のシリコンを薄肉化してもよいが、割れやすくなるため、製造が困難になる。   Here, normally, when a silicon substrate is processed to form a nozzle or the like, the diaphragm is processed and integrally formed with them. That is, the diaphragm is made of silicon. However, the Poisson's ratio of this silicon is as small as 0.09 and the Young's modulus is large. These are due to the fact that the elasticity of silicon is crystalline elasticity and is an anisotropic material, so that only a slight strain can be tolerated. Moreover, since the damping capability is low, especially when the droplet discharge head (vibrating plate) is driven at a high frequency as in recent years, the vibration of the diaphragm due to the previous driving is attenuated, and before the convergence, the vibration due to the next driving occurs. . Further, as the number of nozzles on the head increases and the density of each flow path narrows, the influence of mutual interference between the nozzles increases. As described above, with a high density and high frequency drive, a diaphragm made of silicon is insufficient to realize a buffering effect in order to play a role of pressure buffering. Further, in order to obtain a sufficient buffering effect, the diaphragm may be increased, but the droplet discharge head is also increased and the cost is increased. Moreover, although the silicon | silicone of a diaphragm part may be thinned, since it becomes easy to break, manufacture becomes difficult.

そこで、本発明はこのような状況を解決するため、減衰能が高く、高周波駆動でも圧力緩衝能力が十分で、製造が容易なダイヤフラムを備えた液滴吐出ヘッド及びその製造方法等を得ることを目的とする。また、得られた液滴吐出ヘッドを用いて、記録(印刷)する装置、生体分子等を吐出してマイクロアレイを製造する装置等を得ることを目的とする。   Accordingly, in order to solve such a situation, the present invention is to obtain a droplet discharge head having a diaphragm having a high damping capacity, sufficient pressure buffering capacity even at high frequency driving, and easy to manufacture, a manufacturing method thereof, and the like. Objective. It is another object of the present invention to obtain an apparatus for recording (printing), an apparatus for manufacturing a microarray by discharging biomolecules, and the like using the obtained droplet discharge head.

本発明に係る、流路に充填された液体を加圧して、流路と連通するノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの製造方法においては、液体に対して吐出方向以外の方向に加わる圧力を受ける流路となる壁面の、液体と接触する側又はその反対側に、ゴム弾性を有する部材を形成する工程と、壁面の一部又は全部を除去する工程とを少なくとも有するものである。 In the method of manufacturing a liquid droplet ejection head according to the present invention, in which a liquid filled in a flow path is pressurized and liquid droplets are ejected from a nozzle communicating with the flow path, the liquid is applied in a direction other than the ejection direction. It includes at least a step of forming a member having rubber elasticity on the side of the wall surface serving as a pressure receiving channel that contacts the liquid or the opposite side, and a step of removing a part or all of the wall surface .

本発明においては、液滴吐出ヘッド上の各ノズルから液滴を吐出させる場合に、駆動により吐出方向以外に液体に加わる圧力が別のノズル(流路)に干渉し、そのノズルの吐出特性に悪影響を与えないように緩衝させる壁面の、液体との接触面又はその反対側の面にゴム弾性を有する部材を蒸着によって形成する。したがって、シリコンによるダイヤフラムで圧力緩衝させるよりも高い緩衝効果の液滴吐出ヘッドを製造することができる。また、ゴム弾性を有する部材により、薄肉化したシリコンを補強することができるので、製造時の割れ等を防ぎ、歩留まりを改善することができる。   In the present invention, when droplets are ejected from each nozzle on the droplet ejection head, the pressure applied to the liquid other than the ejection direction by driving interferes with another nozzle (flow path), and the ejection characteristics of the nozzles are reduced. A member having rubber elasticity is formed by vapor deposition on the liquid contact surface of the wall surface to be buffered so as not to adversely affect the liquid surface or the opposite surface. Therefore, it is possible to manufacture a droplet discharge head having a higher buffering effect than that in which the pressure is buffered by a silicon diaphragm. In addition, since the thinned silicon can be reinforced by the member having rubber elasticity, it is possible to prevent cracks during manufacturing and improve the yield.

また、本発明においては、ゴム弾性を有する部材を形成した後、シリコン等の壁面の一部又は全部を除去し、部材を新たな壁として構成する。したがって、元の壁を構成する材料の特性等に影響されずに部材の材料が有する特性によって圧力緩衝効果を発揮することができる。   Moreover, in this invention, after forming the member which has rubber elasticity, a part or all of wall surfaces, such as a silicon | silicone, is removed, and a member is comprised as a new wall. Therefore, the pressure buffering effect can be exhibited by the characteristics of the material of the member without being affected by the characteristics of the material constituting the original wall.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、ウェットエッチング法又はドライエッチング法で壁面の除去を行う。   In the method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, the wall surface is removed by a wet etching method or a dry etching method.

本発明においては、液滴吐出ヘッドに多用され、液滴吐出ヘッドの主たる材料であるシリコンを有効に取り除けるウェットエッチング法又はドライエッチング法できれいに壁面の除去を行うことができる。   In the present invention, the wall surface can be cleanly removed by a wet etching method or a dry etching method which is frequently used for a droplet discharge head and can effectively remove silicon which is a main material of the droplet discharge head.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、ノズルが形成された面と同じ側の面に、壁面を形成する。   In the method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, the wall surface is formed on the same surface as the surface on which the nozzle is formed.

本発明においては、気圧の影響等を考慮した上で、ノズルが形成された面(主として下向き)の方向にダイヤフラムとなる壁面を形成する。したがって、有効に圧力緩衝を行うことができる。   In the present invention, in consideration of the influence of atmospheric pressure and the like, a wall surface serving as a diaphragm is formed in the direction of the surface on which the nozzle is formed (mainly downward). Therefore, pressure buffering can be performed effectively.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、複数の流路に液体を供給するリザーバとなる部分に壁面を形成する。   In the method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, a wall surface is formed in a portion serving as a reservoir for supplying liquid to a plurality of flow paths.

本発明においては、複数の流路の共通部分となるリザーバにダイヤフラムとなる壁面を設けたので、各流路からノズルと反対側に加わる圧力を有効に緩衝させることができる。   In the present invention, since the wall surface serving as the diaphragm is provided in the reservoir that is a common part of the plurality of flow paths, it is possible to effectively buffer the pressure applied from each flow path to the opposite side of the nozzle.

また、本発明に係る、流路に充填された液体を加圧して、流路と連通するノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの製造方法においては、ノズル及びゴム弾性を有する部材からなる吐出方向以外に液体に加わる圧力を緩衝させる圧力緩衝部を有する基板と、凹部を有する基板とを接合して流路を形成するものである。   In the method of manufacturing a liquid droplet ejection head according to the present invention, in which a liquid filled in a flow path is pressurized and liquid droplets are ejected from a nozzle communicating with the flow path, the nozzle and the member having rubber elasticity are included. A flow path is formed by joining a substrate having a pressure buffering portion that buffers pressure applied to the liquid in a direction other than the discharge direction and a substrate having a recess.

本発明においては、ノズル及びゴム弾性を有する部材を有する基板と凹部を有する基板とを接合することにより流路を形成する。したがって、液滴吐出ヘッドの製造において、流路となる側にゴム弾性を有する部材を設けてから接合することにより、液体と接する流路の一部として部材を構成することができる。   In the present invention, the flow path is formed by bonding a substrate having a nozzle and a member having rubber elasticity and a substrate having a recess. Therefore, in the manufacture of the droplet discharge head, a member can be configured as a part of the flow path in contact with the liquid by providing a member having rubber elasticity on the side to be the flow path and then joining them.

実施の形態1.
図1は本発明の第1の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。図1はフェイス型の液滴吐出ヘッドを表している。図1において、第1の基板であるキャビティプレート1は、例えば(110)面方位のシリコン単結晶基板(この基板を含め、以下、単にシリコン基板という)を材料としている。キャビティプレート1には、吐出室5となる凹部(底壁が振動板4(厚さは約2.2μm)となる)及び各ノズル12から吐出する液体を共通に貯めておくためのリザーバ7となる凹部を形成する。これらの凹部はノズルプレート3に形成されるオリフィス6となる細溝と共に液体の流路の一部となる。凹部の形成には、例えば異方性ウェットエッチング法を用いる。リザーバ7にはタンク(図示せず)から液体供給口13を介して液体が供給される。後述するようにキャビティプレート1は厚さ約0.11μmの絶縁膜14で覆われている。また、電極端子19は、キャビティプレート1と電極8との間で電位差を生じさせるために設けている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an exploded view of a droplet discharge head according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a face-type droplet discharge head. In FIG. 1, a cavity plate 1 as a first substrate is made of, for example, a (110) plane silicon single crystal substrate (including this substrate, hereinafter simply referred to as a silicon substrate). The cavity plate 1 has a recess (the bottom wall is the diaphragm 4 (thickness is about 2.2 μm)) serving as the discharge chamber 5 and a reservoir 7 for commonly storing liquid discharged from each nozzle 12. Forming a recess. These recesses become a part of the liquid flow path together with the narrow groove that forms the orifice 6 formed in the nozzle plate 3. For example, an anisotropic wet etching method is used to form the recess. The reservoir 7 is supplied with liquid from a tank (not shown) via the liquid supply port 13. As will be described later, the cavity plate 1 is covered with an insulating film 14 having a thickness of about 0.11 μm. The electrode terminal 19 is provided to generate a potential difference between the cavity plate 1 and the electrode 8.

第2の基板となる電極基板2は厚さ約1mmであり、図1で見るとキャビティプレート1の下面に接合される。本実施の形態では、電極基板2にホウ珪酸系の耐熱硬質ガラスを材料として用いる。電極基板2には、キャビティプレート1に形成される各吐出室5に合わせ、エッチングにより深さ約0.28μmの凹部9を設ける。そして、その内側に電極8、リード部10及び端子部11(以下、これらを合わせて電極部という)を設ける。本実施の形態では、電極部の材料として、酸化錫を不純物としてドープしたITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)を用い、例えばスパッタリング法により凹部9内に例えば約0.1μmの厚さで成膜する。したがって、絶縁膜14と電極8との間で形成されるギャップ(空隙)G長は、約0.18μmとなる。ここでは電極部の材料としてITOを用いるが、例えばクロム等の金属等を材料に用いてもよい。   The electrode substrate 2 serving as the second substrate has a thickness of about 1 mm and is bonded to the lower surface of the cavity plate 1 when viewed in FIG. In the present embodiment, borosilicate heat-resistant hard glass is used as the material for the electrode substrate 2. In the electrode substrate 2, a recess 9 having a depth of about 0.28 μm is provided by etching in accordance with each discharge chamber 5 formed in the cavity plate 1. And the electrode 8, the lead part 10, and the terminal part 11 (henceforth, these are collectively called an electrode part) are provided in the inside. In the present embodiment, ITO (Indium Tin Oxide) doped with tin oxide as an impurity is used as the material of the electrode portion, and the thickness of the recess 9 is, for example, about 0.1 μm by, for example, sputtering. Form a film. Therefore, the gap (gap) G length formed between the insulating film 14 and the electrode 8 is about 0.18 μm. Here, ITO is used as the material of the electrode portion, but a metal such as chromium may be used as the material.

第3の基板となるノズルプレート3は例えば厚さ約180μmのシリコン基板である。電極基板2とは反対の面(図1で見ると上面)でキャビティプレート1と接合している。ノズルプレート3には、吐出室5と連通するノズル12が形成される。後述する図2に示すように、ノズル12はテーパ状に近づけるために2段で構成しており、内側(キャビティプレート1と接合される側。以下、第1ノズルという)の径が外側の径よりも大きい。これは、液体流れの整流作用により、液体の直進性を高めるためである。また、内側の面(図1の場合には下面)にはオリフィス6となる細溝を設け、吐出室5となる凹部とリザーバ7となる凹部とを連通させる。18はダイヤフラムである。本実施の形態では、ダイヤフラム18は、ノズルプレート3の主構成をなすシリコンの一部と、可撓性を有するゴム弾性を有する圧力緩衝部材18Aで構成されている。本実施の形態では、内側の面及び外側の面に凹部を形成し、ダイヤフラム18となる部分のシリコンを薄肉化する。本実施の形態では圧力緩衝部材18Aは、液滴が吐出される面(以下、ノズル面という)に設けるようにする。ここで、図1ではノズル12を有するノズルプレート3が上面になり、電極基板2が下面となっているが、実際に用いられる場合には、ノズルプレート3の方が電極基板2よりも下面となることが多い。   The nozzle plate 3 serving as the third substrate is, for example, a silicon substrate having a thickness of about 180 μm. The cavity plate 1 is bonded to the surface opposite to the electrode substrate 2 (upper surface as viewed in FIG. 1). A nozzle 12 communicating with the discharge chamber 5 is formed on the nozzle plate 3. As shown in FIG. 2 to be described later, the nozzle 12 is configured in two stages so as to approach a taper shape, and the inner diameter (the side joined to the cavity plate 1; hereinafter referred to as the first nozzle) is the outer diameter. Bigger than. This is to improve the straightness of the liquid by the rectifying action of the liquid flow. Further, a narrow groove serving as the orifice 6 is provided on the inner surface (lower surface in the case of FIG. 1), and the recess serving as the discharge chamber 5 and the recess serving as the reservoir 7 are communicated. Reference numeral 18 denotes a diaphragm. In the present embodiment, the diaphragm 18 is constituted by a part of silicon constituting the main configuration of the nozzle plate 3 and a pressure buffer member 18A having flexibility and rubber elasticity. In the present embodiment, recesses are formed on the inner surface and the outer surface, and the silicon in the portion that becomes the diaphragm 18 is thinned. In the present embodiment, the pressure buffering member 18A is provided on a surface from which droplets are discharged (hereinafter referred to as a nozzle surface). Here, in FIG. 1, the nozzle plate 3 having the nozzles 12 is the upper surface, and the electrode substrate 2 is the lower surface. Often becomes.

図2は液滴吐出ヘッドの側面からの断面図である。ノズル12のノズル孔から吐出させる液体を吐出室5で貯めておき、吐出室5の底壁である振動板4を撓ませることにより、吐出室5内の圧力を高め、ノズル孔から液滴を吐出させる。ここで、本実施の形態の振動板4は、高濃度のボロンドープ層で構成されている。これは振動板4の厚さ精度を高めるためにエッチングストップを利用して製造し、また、振動板4の剛性を高めるためである。また、キャビティプレート1の少なくとも下面(電極基板2と対向する面)には、例えばシリコン酸化膜(例えばSiO2 )の絶縁膜14を成膜する(本実施の形態では流路となる部分についても絶縁膜14を成膜しているものとする)。これは、液滴吐出ヘッド(振動板4)を駆動させた時に電極8との当接させるが、その際の絶縁破壊及び短絡を防止するためである。 FIG. 2 is a cross-sectional view from the side of the droplet discharge head. The liquid discharged from the nozzle hole of the nozzle 12 is stored in the discharge chamber 5, and the diaphragm 4, which is the bottom wall of the discharge chamber 5, is bent to increase the pressure in the discharge chamber 5, and the liquid droplets are discharged from the nozzle hole. Discharge. Here, the diaphragm 4 of the present embodiment is composed of a high-concentration boron-doped layer. This is for the purpose of increasing the thickness accuracy of the diaphragm 4 by using an etching stop and for increasing the rigidity of the diaphragm 4. Further, an insulating film 14 made of, for example, a silicon oxide film (for example, SiO 2 ) is formed on at least the lower surface (surface facing the electrode substrate 2) of the cavity plate 1 (in this embodiment, the portion that becomes the flow path is also formed). It is assumed that the insulating film 14 is formed). This is to prevent contact with the electrode 8 when the droplet discharge head (the vibration plate 4) is driven, but to prevent dielectric breakdown and short circuit.

15は、ワイヤ21を介して端子部11と接続され、電極8に電荷の供給及び停止を制御する発振回路である。発振回路15は例えば20kHzで発振し、電極8に0Vと30Vのパルス電位を印加して電荷供給を行う。この発振回路15が駆動し、電極8に電荷を供給して正に帯電させると、例えば振動板4は負に帯電し、静電気力により電極8に引き寄せられて撓む。これにより吐出室5の容積は広がる。そして、電極8への電荷供給を止めると振動板4は元に戻るが、そのとき吐出室5の容積も元に戻るから、その圧力により差分の液滴16が吐出し、例えば記録対象となる記録紙17に着弾することによって記録が行われる。キャビティプレート1のシリコン基板と発振回路15とは、電極端子19を介して電気的に接続される。封止部22は樹脂で形成され、電極8に異物等が混入し、短絡等を生じさせないようにするために設けている。   Reference numeral 15 denotes an oscillation circuit that is connected to the terminal portion 11 via the wire 21 and controls supply and stop of charge to the electrode 8. The oscillation circuit 15 oscillates at 20 kHz, for example, and supplies electric charges by applying pulse voltages of 0 V and 30 V to the electrode 8. When the oscillation circuit 15 is driven and charges are supplied to the electrode 8 to be positively charged, for example, the diaphragm 4 is negatively charged and is attracted to the electrode 8 by an electrostatic force and bent. As a result, the volume of the discharge chamber 5 increases. When the supply of electric charges to the electrode 8 is stopped, the diaphragm 4 returns to its original state. At that time, the volume of the discharge chamber 5 also returns to its original state. Recording is performed by landing on the recording paper 17. The silicon substrate of the cavity plate 1 and the oscillation circuit 15 are electrically connected via electrode terminals 19. The sealing portion 22 is formed of resin and is provided to prevent foreign matters from entering the electrode 8 and causing a short circuit or the like.

シリコン基板を加工してノズル12等の他の部材を形成すると共にリザーバ7の一部となるダイヤフラム18をノズルプレート3に形成する。ダイヤフラム18は、液滴吐出ヘッドの複数の振動板4のそれぞれの駆動による圧力が連通するノズル12以外の他のノズル12の吐出に干渉し、影響を及ぼさないように、ノズル12以外の方向(特に振動板4側から見てオリフィス6、リザーバ7の方向)に加わる圧力を緩衝する役割を果たす。ここでシリコンのポアソン比νは約0.09であるが、ポアソン比が非常に小さく、ヤング率も大きいため、減衰性能が低く、ダイヤフラム18の振動が収束するまでの時間が長くなる。そのため、液滴吐出ヘッド(振動板4)を高周波駆動させると、ダイヤフラムでは前の振動板4の駆動による振動が収束しないうちに、次の振動板4の駆動による圧力が加わってしまい、振動が減衰せずに圧力緩衝能力を十分に発揮することができない。そこで、本実施の形態では、少なくともシリコンのポアソン比(約0.09)よりも大きい圧力緩衝部材18Aをダイヤフラム18の一部として構成することで圧力緩衝能力を従来よりも高める。ここで、圧力緩衝の効果及び材料を容易に入手可能である点を考慮すると、0.3以上のポアソン比を有する材料で構成する方がより好ましい。本実施の形態ではポアソン比が約0.5のパリレンCを用いる。   The silicon substrate is processed to form other members such as the nozzles 12, and the diaphragm 18 that becomes a part of the reservoir 7 is formed on the nozzle plate 3. The diaphragm 18 interferes with the discharge of nozzles 12 other than the nozzle 12 communicating with each other by the driving pressure of the plurality of diaphragms 4 of the droplet discharge head so as not to affect the direction other than the nozzle 12 ( In particular, it plays a role of buffering pressure applied to the orifice 6 and the reservoir 7 when viewed from the diaphragm 4 side. Here, the Poisson's ratio ν of silicon is about 0.09. However, since the Poisson's ratio is very small and the Young's modulus is large, the damping performance is low, and the time until the vibration of the diaphragm 18 converges becomes long. Therefore, when the droplet discharge head (diaphragm 4) is driven at a high frequency, the diaphragm is applied with pressure due to the driving of the next vibrating plate 4 before the vibration due to the driving of the previous vibrating plate 4 is not converged. The pressure buffering capacity cannot be fully exhibited without being attenuated. Therefore, in the present embodiment, the pressure buffering capacity is enhanced as compared with the conventional one by configuring the pressure buffering member 18A at least larger than the Poisson's ratio (about 0.09) of silicon as a part of the diaphragm 18. Here, considering the effect of pressure buffering and the fact that the material can be easily obtained, it is more preferable that the material is made of a material having a Poisson's ratio of 0.3 or more. In this embodiment, Parylene C having a Poisson's ratio of about 0.5 is used.

パリレンCは、パリレン樹脂のうちのジクロロジパラキシリレンのことであり、水蒸気透過性に優れている。本実施の形態ではノズル面に圧力緩衝部材18Aを設けているが、印刷に用いられるインク等のような液体と接しても問題がなく、流路の一部として構成することもできる。また、KOH(水酸化カリウム)水溶液等のアルカリ性エッチング溶液、フッ酸等に対して耐性を有している。そのため、液滴吐出ヘッドに代表されるように、製造過程にエッチング等を多用する微細加工素子を製造する場合でも適用することが容易である。   Parylene C is dichlorodiparaxylylene among parylene resins, and is excellent in water vapor permeability. In this embodiment, the pressure buffering member 18A is provided on the nozzle surface, but there is no problem even if it comes into contact with a liquid such as ink used for printing, and it can be configured as a part of the flow path. Moreover, it has tolerance with respect to alkaline etching solutions, such as KOH (potassium hydroxide) aqueous solution, hydrofluoric acid, etc. Therefore, as represented by a droplet discharge head, it is easy to apply even when manufacturing a microfabricated element that frequently uses etching or the like in the manufacturing process.

図3はノズルプレート3の接合面の加工工程を表す図である。次に本実施の形態における液滴吐出ヘッドの製造例について説明する。まず、ノズルプレート3の作製手順例について説明する。ここで、液滴吐出ヘッドの製造方法手順は以下に説明する工程だけに限定するものではない。また、例えば各工程において、単にエッチングと記載しているものについては、ドライエッチング又はウェットエッチングのどちらを用いてもよい。   FIG. 3 is a diagram illustrating a process of processing the joint surface of the nozzle plate 3. Next, a manufacturing example of the droplet discharge head in the present embodiment will be described. First, an example of a procedure for producing the nozzle plate 3 will be described. Here, the manufacturing method procedure of the droplet discharge head is not limited to the steps described below. Further, for example, in each step, for those that are simply described as etching, either dry etching or wet etching may be used.

まず、ノズルプレート3となるシリコン基板を熱酸化し、シリコン基板表面にシリコン酸化膜(例えばSiO2 )を成膜する(図3(a))。次にキャビティプレート1と接合される側の面(以下、接合面という)にレジスト材料を塗布してレジストを形成し、ノズル12の1段目(2段で形成するノズル12のノズル面に近い方の段をいう)を形成するためのパターニングを行う。そして、レジストをマスクとしてシリコン酸化膜のエッチングを行い、ノズル12の1段目に対応する部分のシリコン酸化膜を除去する(図3(b))。 First, a silicon substrate to be the nozzle plate 3 is thermally oxidized to form a silicon oxide film (for example, SiO 2 ) on the silicon substrate surface (FIG. 3A). Next, a resist material is applied to the surface to be bonded to the cavity plate 1 (hereinafter referred to as a bonding surface) to form a resist, and is close to the first surface of the nozzle 12 (the nozzle surface of the nozzle 12 formed in two steps). Patterning is performed. Then, the silicon oxide film is etched using the resist as a mask, and the silicon oxide film corresponding to the first stage of the nozzle 12 is removed (FIG. 3B).

その後、再度レジスト材料を塗布してレジストを形成し、ノズル12の2段目(吐出室5に近い方の段をいう)、オリフィス6となる細溝及びダイヤフラム18となる凹部のパターニングを行う。そして、そのレジストをマスクとしてシリコン酸化膜をエッチングする(図3(c))。このときシリコン酸化膜を総てエッチングしてしまうのではなく、例えばシリコン酸化膜の厚さを1/2とするまでエッチングを行う(ハーフエッチング)。このときには、ノズル面はレジストで保護されているため、ノズル面のシリコン酸化膜はエッチングされない。   Thereafter, a resist material is applied again to form a resist, and patterning is performed on the second stage of the nozzle 12 (referring to the stage closer to the discharge chamber 5), the narrow groove serving as the orifice 6, and the recess serving as the diaphragm 18. Then, the silicon oxide film is etched using the resist as a mask (FIG. 3C). At this time, the entire silicon oxide film is not etched, but for example, etching is performed until the thickness of the silicon oxide film is halved (half etching). At this time, since the nozzle surface is protected by the resist, the silicon oxide film on the nozzle surface is not etched.

次にノズルプレート3となるシリコン基板に対し、シリコン酸化膜をマスクとして第1段階の異方性ドライエッチングを行う(図3(d))。第1段階の異方性ドライエッチングにより、ノズル12の1段目の径でのエッチングを行う。このとき、最終的に1段目の深さ(長さ)となる分だけエッチングする。   Next, first-stage anisotropic dry etching is performed on the silicon substrate to be the nozzle plate 3 using the silicon oxide film as a mask (FIG. 3D). Etching with the diameter of the first stage of the nozzle 12 is performed by anisotropic dry etching of the first stage. At this time, etching is performed by an amount corresponding to the depth (length) of the first stage.

次に先ほど1/2の厚さだけ残したシリコン酸化膜をエッチングにより除去する(図3(e))。そして、第2段階の異方性ドライエッチングを行い、ノズル12の2段目を形成すると同時に、オリフィス6となる細溝及びダイヤフラム18となる凹部も形成する(図3(f))。上記工程終了後、総てのシリコン酸化膜をエッチングによって除去する(図3(g))。   Next, the silicon oxide film left by a half thickness is removed by etching (FIG. 3E). Then, the second stage anisotropic dry etching is performed to form the second stage of the nozzle 12, and at the same time, the narrow groove to be the orifice 6 and the recess to be the diaphragm 18 are also formed (FIG. 3 (f)). After the above process is completed, all the silicon oxide film is removed by etching (FIG. 3G).

図4はノズルプレート3のノズル面の加工工程を表す図である。接合面に加工を施したノズルプレート3となるシリコン基板を再度熱酸化し、シリコン酸化膜を形成する(図4(a))。次にノズル面に対し、フォトリソグラフィ法により凹部となる部分のパターニングを行う(図4(b))。そして、レジストをマスクとしてシリコン酸化膜をエッチングする。シリコン酸化膜のエッチングはノズル面となる部分は、ハーフエッチングし、ダイヤフラム18となる部分はフルエッチングする。(図4(c))。   FIG. 4 is a diagram illustrating a processing step of the nozzle surface of the nozzle plate 3. The silicon substrate to be the nozzle plate 3 processed on the bonding surface is thermally oxidized again to form a silicon oxide film (FIG. 4A). Next, the nozzle surface is patterned by a photolithography method to form a concave portion (FIG. 4B). Then, the silicon oxide film is etched using the resist as a mask. In the etching of the silicon oxide film, the portion that becomes the nozzle surface is half-etched, and the portion that becomes the diaphragm 18 is fully etched. (FIG. 4 (c)).

そして、ダイアフラム18となる部分のエッチングを行い、前述のハーフエッチング部分を除去して、ノズル面に対してエッチングを行う。この場合、ノズル12が開口するまでエッチングする(ただ、この段階では開口部分にシリコン酸化膜が残されている)(図4(d))。この段階でダイヤフラム18となる凹部の厚さはダイヤフラム18となる凹部に圧力緩衝部材18Aを設けるため、さらに深くエッチングされている。次に、シリコン酸化膜を全面剥離して除去し、ノズル12を開口する。その後、ノズルプレートの全面にシリコン酸化膜を熱酸化又は、p−CVD等により、成膜する   Then, the portion that becomes the diaphragm 18 is etched, the above-mentioned half-etched portion is removed, and the nozzle surface is etched. In this case, etching is performed until the nozzle 12 is opened (however, at this stage, a silicon oxide film is left in the opening) (FIG. 4D). At this stage, the thickness of the concave portion that becomes the diaphragm 18 is further deeply etched in order to provide the pressure buffering member 18A in the concave portion that becomes the diaphragm 18. Next, the silicon oxide film is peeled off and removed, and the nozzle 12 is opened. Thereafter, a silicon oxide film is formed on the entire surface of the nozzle plate by thermal oxidation or p-CVD.

そして、蒸着法によりパリレンCの層を約1〜10μm形成し、圧力緩衝部材18Aを設ける(図4(e))。この層の厚さは緩衝効果に合わせて調整する。ここで、パリレンCの蒸着前に、ダイヤフラム18となる凹部のシリコン表面を選択的にRIE(リアクティブイオンエッチング)を行って粗くし、直接アンカー効果によりシリコンとの密着性を高めるようにしてもよい。また、プライマーとなるシランカップリング剤等をシリコン表面に塗布し、プライマー処理を行って密着性を高めるようにしてもよい。このプライマー処理は容易に行うことができる点で都合がよい。また、ここでは、レジストを施してマスクとしたが、これに限定するものではなく、蒸着用マスク等を用いてもよい。以上のようにして圧力緩衝部材18Aを設け、レジストを総て除去した後、ドライ酸化を行って、最終的なノズルプレート3が完成する(図4(f))。   And about 1-10 micrometers of layers of parylene C are formed by a vapor deposition method, and 18 A of pressure buffer members are provided (FIG.4 (e)). The thickness of this layer is adjusted according to the buffer effect. Here, before the deposition of Parylene C, the silicon surface of the concave portion that becomes the diaphragm 18 is selectively roughened by RIE (reactive ion etching), thereby improving the adhesion with silicon directly by the anchor effect. Good. Alternatively, a silane coupling agent or the like serving as a primer may be applied to the silicon surface and subjected to primer treatment to improve the adhesion. This primer treatment is convenient in that it can be easily performed. Here, the resist is used as a mask, but the present invention is not limited to this, and an evaporation mask or the like may be used. As described above, the pressure buffer member 18A is provided, and after all the resist is removed, dry oxidation is performed to complete the final nozzle plate 3 (FIG. 4F).

次にキャビティプレート1及び電極基板2の作製手順について説明する。キャビティプレート1となるシリコン基板には、電極基板2との対向面となる側に、例えばボロンドープによるボロンを拡散した層を形成する。また、絶縁膜14を成膜する等の処理工程を行う。そして、反対側の面であるノズルプレート3と対向する面については、吐出室5及びリザーバ7となる凹部を異方性ウェットエッチング等を行って形成する。その際、ボロンが拡散した層は、ウェットエッチングによりエッチングされずに残る。この層の一部が振動板4として構成される。   Next, a manufacturing procedure of the cavity plate 1 and the electrode substrate 2 will be described. On the silicon substrate to be the cavity plate 1, a layer in which boron, for example, boron-doped is diffused is formed on the side facing the electrode substrate 2. Further, processing steps such as forming an insulating film 14 are performed. And about the surface which opposes the nozzle plate 3 which is an opposite surface, the recessed part used as the discharge chamber 5 and the reservoir | reserver 7 is formed by performing anisotropic wet etching etc. FIG. At that time, the layer in which boron is diffused remains without being etched by wet etching. A part of this layer is configured as the diaphragm 4.

また、電極基板2については、材料となるガラス基板の、キャビティプレート1と対向する面に、例えばエッチング等により凹部9を形成する。そして、キャビティプレート1に形成される振動板4の位置に合わせ、凹部9内部に例えばITOを材料とする電極部を形成する。さらに液体供給口13となる貫通穴を例えばドリル等により形成する。   For the electrode substrate 2, a recess 9 is formed on the surface of the glass substrate that is the material facing the cavity plate 1 by, for example, etching or the like. Then, in accordance with the position of the diaphragm 4 formed on the cavity plate 1, an electrode portion made of, for example, ITO is formed inside the recess 9. Further, a through hole that becomes the liquid supply port 13 is formed by, for example, a drill.

作製したノズルプレート3、キャビティプレート1及び電極基板2を、キャビティプレート1をノズルプレート3と電極基板2とが挟む形で接合する。その際、ノズルプレート3の下面とキャビティプレート1の凹部を形成した面とを接合する。また、キャビティプレート1の振動板22が形成された面と電極基板2の電極31が形成された面とを接合する。そのとき、シリコン基板であるキャビティプレート1とガラス基板である電極基板2とを例えば陽極接合によって接合する。陽極接合は強固に接合できるので有利ではあるが、陽極接合に限定するものではなく、他の接合方法によっても接合することができる。   The produced nozzle plate 3, cavity plate 1 and electrode substrate 2 are joined so that the cavity plate 1 is sandwiched between the nozzle plate 3 and the electrode substrate 2. At that time, the lower surface of the nozzle plate 3 and the surface of the cavity plate 1 on which the recesses are formed are joined. Further, the surface of the cavity plate 1 on which the diaphragm 22 is formed and the surface of the electrode substrate 2 on which the electrode 31 is formed are joined. At that time, the cavity plate 1 that is a silicon substrate and the electrode substrate 2 that is a glass substrate are bonded by, for example, anodic bonding. Anodic bonding is advantageous because it can be firmly bonded, but is not limited to anodic bonding, and bonding can also be performed by other bonding methods.

各プレート(基板)を接合した接合体は接合時はウェハ状であり、複数の液滴吐出ヘッドが一体形成されているので、液滴吐出ヘッド毎にダイシングによって切断する。そして、さらに、発信回路15と端子部11、電極端子19とをワイヤ21で電気的に接続して液滴吐出ヘッドが完成する。上述の製造方法は一例であり、例えばキャビティプレート1となるシリコン基板と電極基板2とを先に接合させた上で、シリコン基板に凹部等の部材形成を行うといった工程で液滴吐出ヘッドを製造してもよい。   The joined body obtained by joining the respective plates (substrates) is in a wafer shape at the time of joining, and a plurality of droplet discharge heads are integrally formed. Therefore, each droplet discharge head is cut by dicing. Further, the transmission circuit 15, the terminal portion 11, and the electrode terminal 19 are electrically connected by the wire 21 to complete the droplet discharge head. The above-described manufacturing method is an example. For example, a droplet discharge head is manufactured in a process in which a silicon substrate to be a cavity plate 1 and an electrode substrate 2 are first bonded and then a member such as a recess is formed on the silicon substrate. May be.

以上のように第1の実施の形態によれば、ポアソン比が約0.5であるパリレンCからなる圧力緩衝部材18Aをリザーバ7の壁の一部に設け、ダイヤフラム18として構成したので、圧力緩衝をしつつ、高い減衰能のダイヤフラムをリザーバ7に設けることができ、ヘッド(振動板4)を高周波で駆動させても、振動板4の固有振動数と、リザーバ7内の固有振動数が異なるので、振動板4とダイヤフラム18が圧力干渉を発生させずに、リザーバ内の振動を減衰させることができる。従って、高密度化によりノズル12の数が多くなり、各流路間の間隔が狭くなっても以前の振動板4の駆動によるダイヤフラムの振動が次に振動板4が駆動する際に影響を及ぼすことがない。そのため、リザーバ7を介したノズル間の干渉を少なくすることができる。そのため、各ノズル12の吐出特性(液滴重量、液滴速度)が安定した液滴吐出ヘッドを得ることができる。そして、安定した吐出特性により、印刷等の記録、電界発光素子、マイクロアレイ等の製造の際の質を高めることができる。また、圧力緩衝部材18Aは、ダイヤフラム18部分に薄肉化して形成されるシリコンを補強する役割も果たしており、シリコンの割れ等を防ぐことができるので、シリコンのダイヤフラムを薄肉化可能となり、ノズルプレート3、液滴吐出ヘッドの製造を容易にし、歩留まりを改善することができる。   As described above, according to the first embodiment, the pressure buffer member 18A made of parylene C having a Poisson's ratio of about 0.5 is provided on a part of the wall of the reservoir 7, and is configured as the diaphragm 18. A diaphragm having a high damping capacity can be provided in the reservoir 7 while buffering. Even if the head (diaphragm 4) is driven at a high frequency, the natural frequency of the diaphragm 4 and the natural frequency in the reservoir 7 can be reduced. Since they are different, the vibration in the reservoir can be attenuated without causing pressure interference between the diaphragm 4 and the diaphragm 18. Therefore, even if the number of nozzles 12 increases due to the increase in density and the interval between the flow paths becomes narrow, the vibration of the diaphragm due to the previous driving of the diaphragm 4 affects the next driving of the diaphragm 4. There is nothing. Therefore, interference between nozzles via the reservoir 7 can be reduced. Therefore, it is possible to obtain a droplet discharge head in which the discharge characteristics (droplet weight, droplet velocity) of each nozzle 12 are stable. In addition, due to the stable ejection characteristics, it is possible to improve the quality of recording such as printing, manufacturing of electroluminescent elements, microarrays, and the like. The pressure buffering member 18A also serves to reinforce the silicon formed by thinning the diaphragm 18 and can prevent the silicon from being cracked. Therefore, the silicon diaphragm can be thinned, and the nozzle plate 3 In addition, the manufacturing of the droplet discharge head can be facilitated and the yield can be improved.

実施の形態2.
上述の実施の形態では、ダイヤフラム18となる部分に対し、ノズルプレート3の一部であるノズル面のシリコン上に圧力緩衝部材18Aを形成した。本発明はこれに限定するものはなく、例えば、接合面のシリコン上に圧力緩衝部材18Aを形成するようにしてもよい。第1の実施の形態のように、圧力緩衝部材18AがパリレンCの場合は、吐出する液体にもよるが、一般的な印刷用のインクの場合には、そのインクに対して影響したり、されたりすることがないので、流路上に形成することが可能である。なお、この場合、インクとの接触面の濡れ性を確保するために、予め、コロナ放電や、酸素プラズマ、紫外線照射等の適当な表面処理を施しても良い。
Embodiment 2. FIG.
In the above-described embodiment, the pressure buffering member 18 </ b> A is formed on the silicon on the nozzle surface, which is a part of the nozzle plate 3, for the portion that becomes the diaphragm 18. The present invention is not limited to this. For example, the pressure buffering member 18A may be formed on the silicon on the bonding surface. As in the first embodiment, when the pressure buffering member 18A is parylene C, depending on the liquid to be ejected, in the case of general printing ink, the ink may be affected. It can be formed on the flow path. In this case, in order to ensure the wettability of the contact surface with the ink, an appropriate surface treatment such as corona discharge, oxygen plasma, or ultraviolet irradiation may be performed in advance.

また、圧力緩衝部材18Aが形成された部分と接するシリコンの一部をドライエッチング法又はウェットエッチング法により除去し、圧力緩衝部材18Aをリザーバ7の壁の一部として構成することも可能である。ノズル面側に圧力緩衝部材18Aを形成した場合は、接合面側からシリコンを除去する。逆に接合面側に圧力緩衝部材18Aを形成した場合は、ノズル面側からシリコンを除去する。シリコンを取り除くことによって、圧力緩衝部材18Aはリザーバ7の壁の一部となるが、シリコンに影響されずに圧力緩衝部材18Aの材料が有する圧力緩衝効果を発揮することができる。   It is also possible to remove a part of silicon in contact with the portion where the pressure buffering member 18A is formed by a dry etching method or a wet etching method and configure the pressure buffering member 18A as a part of the wall of the reservoir 7. When the pressure buffering member 18A is formed on the nozzle surface side, the silicon is removed from the bonding surface side. Conversely, when the pressure buffering member 18A is formed on the bonding surface side, the silicon is removed from the nozzle surface side. By removing the silicon, the pressure buffering member 18A becomes a part of the wall of the reservoir 7, but the pressure buffering effect of the material of the pressure buffering member 18A can be exhibited without being affected by the silicon.

実施の形態3.
上述の実施の形態では、圧力緩衝部材18AとしてパリレンCを材料として用いた。パリレンCは、水蒸気透過性、耐薬品性、耐熱性等を考慮した場合、液滴吐出ヘッドに用いる圧力緩衝部材としては最適な材料である。しかしながら、本発明は圧力緩衝部材をパリレンCに限定するものではなく、例えば、天然ゴム(ラテックスゴム、ポアソン比0.45)等のように、例えば可撓性、弾性等を有し、ポアソン比がシリコンよりも高い他の材料を用いてもよい。また、PPS(ポリフェニレンサルファイド、ポアソン比は0.34〜0.36)等の耐薬品性、耐熱性に優れた材料を、塗布(印刷)後、熱硬化して用いても良い。
Embodiment 3 FIG.
In the above-described embodiment, parylene C is used as the material as the pressure buffering member 18A. Parylene C is an optimum material for a pressure buffer member used for a droplet discharge head in consideration of water vapor permeability, chemical resistance, heat resistance, and the like. However, the present invention does not limit the pressure buffering member to Parylene C. For example, it has flexibility, elasticity, etc., such as natural rubber (latex rubber, Poisson ratio 0.45), and has a Poisson ratio. Other materials that are higher than silicon may be used. Further, a material excellent in chemical resistance and heat resistance such as PPS (polyphenylene sulfide, Poisson's ratio is 0.34 to 0.36) may be used after being applied (printed) and thermally cured.

実施の形態4.
上述した実施の形態では、フェイス吐出型の液滴吐出ヘッドについて説明したが、本発明ではこれに限定するものでなく、液滴吐出ヘッドの側面からの吐出を行う、いわゆるエッジ吐出型の液滴吐出ヘッドにも適用することができる。
Embodiment 4 FIG.
In the above-described embodiment, the face discharge type liquid droplet discharge head has been described. However, the present invention is not limited to this, and so-called edge discharge type liquid droplets are discharged from the side surface of the liquid droplet discharge head. It can also be applied to a discharge head.

実施の形態5.
上述の実施の形態では、圧電素子を用いて液体を加圧し、ノズル孔から液滴を吐出する、いわゆるピエゾ方式の液滴吐出ヘッドにも適用することができる。また、流路において液体を加圧する、例えば液体に加温して気体発生による圧力で吐出するサーマル方式等、他の加圧による吐出を行う方式の液滴吐出ヘッドに対しても本発明を適用することができる。
Embodiment 5 FIG.
The above-described embodiment can also be applied to a so-called piezo-type droplet discharge head that pressurizes a liquid using a piezoelectric element and discharges a droplet from a nozzle hole. The present invention is also applied to a droplet discharge head that uses other pressurization methods such as a thermal method that pressurizes a liquid in a flow path, for example, a thermal method that heats the liquid and discharges it with a pressure generated by gas generation. can do.

実施の形態6.
図5は上述の実施の形態で製造した液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出方式(インクジェット方式)の記録(印刷)装置の主要な構成手段を表す図である。この液滴吐出装置はいわゆるシリアル型の装置である。図5において、印刷装置は、被印刷物であるプリント紙110が支持されるドラム111と、プリント紙110に液体を吐出し、記録を行う、上述の実施の形態で説明した液滴吐出ヘッド112とで主に構成される。また、図示していないが、液滴吐出ヘッド112に液体を供給するための液体タンクがある。プリント紙110は、ドラム111の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ113により、ドラム111に圧着して保持される。そして、送りネジ114がドラム111の軸方向に平行に設けられ、液滴吐出ヘッド112が保持されている。送りネジ114が回転することによって液滴吐出ヘッド112がドラム111の軸方向に移動するようになっている。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 5 is a diagram showing main constituent means of a recording (printing) apparatus of a droplet discharge method (inkjet method) using the droplet discharge head manufactured in the above embodiment. This droplet discharge device is a so-called serial type device. In FIG. 5, the printing apparatus includes a drum 111 on which a print paper 110 that is a substrate to be printed is supported, and a droplet discharge head 112 described in the above-described embodiment that discharges liquid onto the print paper 110 to perform recording. It is mainly composed of. Although not shown, there is a liquid tank for supplying liquid to the droplet discharge head 112. The print paper 110 is held by being pressed against the drum 111 by a paper press roller 113 provided parallel to the axial direction of the drum 111. A feed screw 114 is provided parallel to the axial direction of the drum 111, and the droplet discharge head 112 is held. As the feed screw 114 rotates, the droplet discharge head 112 moves in the axial direction of the drum 111.

一方、ドラム111は、ベルト115等を介してモータ116により回転駆動される。また、例えば、CPU、MPU等で構成されるプリント制御手段117は、印画データ及び制御信号に基づいて送りネジ114、モータ116を駆動させ、また、ここでは図示していないが、液滴吐出ヘッド112に接続された発振回路を駆動させて振動板を振動させる制御をしながら印刷を行わせる。   On the other hand, the drum 111 is rotationally driven by a motor 116 via a belt 115 or the like. Further, for example, the print control means 117 constituted by a CPU, MPU, etc. drives the feed screw 114 and the motor 116 based on the print data and the control signal, and although not shown here, the droplet discharge head Printing is performed while controlling the vibration circuit to be driven by driving the oscillation circuit connected to 112.

以上のように第6の実施の形態によれば、上述の実施の形態1〜5で得られた、各ノズル12の吐出特性のばらつきが少ない液滴吐出ヘッドを用いて液滴吐出装置を構成するようにしたので、着弾ずれ、スポット径のばらつきを小さくして、質の高い記録(印刷)を行うことができる。また、ノズル、吐出室等の間隔を狭くすることができ、さらに高解像度の記録(印刷)をすることができる。   As described above, according to the sixth embodiment, a droplet discharge device is configured using the droplet discharge head obtained in the above-described first to fifth embodiments and having little variation in the discharge characteristics of each nozzle 12. Thus, high quality recording (printing) can be performed by reducing landing deviation and spot diameter variation. Further, the intervals between the nozzles, the discharge chambers, and the like can be narrowed, and higher resolution recording (printing) can be performed.

実施の形態7.
上記の第6の実施の形態では、本発明の液滴吐出ヘッドを備えた印刷装置により印刷する例を示したが、本発明はこれに限定するものではなく、液滴吐出ヘッドを備え、各種液滴を吐出する液滴吐出装置に適用することができる。例えば、本発明の液滴吐出ヘッドを電界発光表示パネル製造装置に備え、有機又は無機化合物の電界発光素子となる材料を含んだ液体を表示パネル上に吐出させ、定着させることにより電界発光表示パネルを製造することができる。高分子の材料の場合には蒸着法を用いることができないので、液滴吐出による製造が特に有効である。また、生体分子を含む溶液を吐出する装置に備えることにより、DNA(Deoxyribo Nucleic Acids :デオキシリボ核酸)、タンパク質等の生体分子のマイクロアレイを製造したり、生体に関する検査をしたりするための装置を得ることができる。また、液晶等を用いた表示装置に用いられるカラーフィルタの製造装置を得ることができる。これらの装置は、業務用途として使われることが多い関係上、特に各ノズル間の吐出性能のばらつきが少ないことが要求されるが、本発明の液滴吐出ヘッドを備えたこれらの装置はその要求を満たすことができる。また、染料の吐出等、他のあらゆる工業用途、家庭用途に、上述の実施の形態の液滴吐出ヘッドを備えた装置を用いることができる。
Embodiment 7 FIG.
In the sixth embodiment, the example of printing by the printing apparatus including the droplet discharge head of the present invention has been shown. However, the present invention is not limited to this, and includes various droplet discharge heads. The present invention can be applied to a droplet discharge device that discharges droplets. For example, an electroluminescent display panel is provided by providing the droplet discharge head of the present invention in an electroluminescent display panel manufacturing apparatus, and discharging and fixing a liquid containing an organic or inorganic compound electroluminescent element on the display panel. Can be manufactured. In the case of a polymer material, the vapor deposition method cannot be used, and therefore production by droplet discharge is particularly effective. In addition, by providing a device for discharging a solution containing biomolecules, a device for producing a microarray of biomolecules such as DNA (Deoxyribo Nucleic Acids), proteins, etc., or for examining a living body is obtained. be able to. In addition, a color filter manufacturing apparatus used for a display device using liquid crystal or the like can be obtained. Since these devices are often used for business purposes, it is particularly required that there is little variation in the discharge performance between the nozzles, but these devices equipped with the droplet discharge head of the present invention are required. Can be met. Moreover, the apparatus provided with the droplet discharge head of the above-mentioned embodiment can be used for all other industrial uses and household uses such as dye discharge.

液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。FIG. 3 is an exploded view of a droplet discharge head. 液滴吐出ヘッドの側面からの断面図である。It is sectional drawing from the side of a droplet discharge head. ノズルプレート3の接合面の加工工程を表す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a process for processing a joint surface of a nozzle plate 3. ノズルプレート3のノズル面の加工工程を表す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a process for processing a nozzle surface of a nozzle plate 3. 液滴吐出印刷装置の主要な構成手段を表す図である。It is a figure showing the main component means of a droplet discharge printing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 キャビティプレート、2 電極基板、3 ノズルプレート、4 振動板、5 吐出室、6 オリフィス、7 リザーバ、8 電極、9 凹部、10 リード部、11 端子部、12 ノズル、13 液体供給口、14 絶縁膜、15 発振回路、16 液滴、17 記録紙、18 ダイヤフラム、18A 圧力緩衝部材、19 電極端子、21 ワイヤ、22 封止部、110 プリント紙、111 ドラム、112 液滴吐出ヘッド、113 紙圧着ローラ、114 送りネジ、115 ベルト、116 モータ、117 プリント制御手段
1 cavity plate, 2 electrode substrate, 3 nozzle plate, 4 diaphragm, 5 discharge chamber, 6 orifice, 7 reservoir, 8 electrode, 9 recess, 10 lead part, 11 terminal part, 12 nozzle, 13 liquid supply port, 14 insulation Membrane, 15 Oscillator, 16 Droplet, 17 Recording paper, 18 Diaphragm, 18A Pressure buffer member, 19 Electrode terminal, 21 Wire, 22 Sealing part, 110 Print paper, 111 Drum, 112 Droplet ejection head, 113 Paper pressure bonding Roller, 114 feed screw, 115 belt, 116 motor, 117 print control means

Claims (5)

流路に充填された液体を加圧して、前記流路と連通するノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記液体に対して前記吐出方向以外の方向に加わる圧力を受ける前記流路となる壁面の、前記液体と接触する側又はその反対側に、ゴム弾性を有する部材を形成する工程と、
前記壁面の一部又は全部を除去する工程と
を少なくとも有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
In a method of manufacturing a droplet discharge head that pressurizes a liquid filled in a flow path and discharges liquid droplets from a nozzle that communicates with the flow path.
Forming a member having rubber elasticity on the side of the wall that is to be the flow path that receives pressure applied to the liquid in a direction other than the discharge direction, or on the side in contact with the liquid;
A method for manufacturing a droplet discharge head, comprising: at least a step of removing a part or all of the wall surface .
ウェットエッチング法又はドライエッチング法で前記壁面の除去を行うことを特徴とする請求項記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。 The process according to claim 1, wherein the droplet discharge head is characterized in that a wet etching or dry etching to remove the said wall. 前記ノズルが形成された面と同じ側の面に、前記壁面を形成することを特徴とする請求項1又は2記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。 3. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, wherein the wall surface is formed on the same surface as the surface on which the nozzle is formed. 複数の流路に前記液体を供給するリザーバとなる部分に前記壁面を形成することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。 Droplet method for producing a discharge head according to any one of claims 1 to 3, characterized by forming the wall surface portion serving as a reservoir for supplying the liquid to the plurality of flow paths. 前記ノズル及びゴム弾性を有する部材からなる前記吐出方向以外に前記液体に加わる圧力を緩衝させる圧力緩衝部を有する基板と、
凹部を有する基板とを接合して前記流路を形成することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
A substrate having a pressure buffering portion for buffering the pressure applied to the liquid in addition to the ejection direction, the nozzle and a member having rubber elasticity;
The method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, wherein the flow path is formed by bonding a substrate having a recess.
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