JP4735281B2 - Droplet discharge head, droplet discharge device, method for manufacturing droplet discharge head, and method for manufacturing droplet discharge device - Google Patents

Droplet discharge head, droplet discharge device, method for manufacturing droplet discharge head, and method for manufacturing droplet discharge device Download PDF

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Description

本発明は、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び液滴吐出装置の製造方法。   The present invention relates to a droplet discharge head, a droplet discharge device, a method for manufacturing a droplet discharge head, and a method for manufacturing a droplet discharge device.

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り、インク滴を選択されたノズル孔より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. In general, an inkjet head includes a nozzle substrate having a plurality of nozzle holes for discharging ink droplets, and a discharge chamber, a reservoir, and the like that are joined to the nozzle substrate and communicated with the nozzle holes. And a cavity substrate on which an ink flow path is formed, and is configured to eject ink droplets from selected nozzle holes by applying pressure to the ejection chamber by the drive unit. As the driving means, there are a method using an electrostatic force, a piezoelectric method using a piezoelectric element, a method using a heating element, and the like.

このようなインクジェットヘッドでは、印刷速度の高速化およびカラー化を目的として、ノズル列を複数有する構造のインクジェットヘッドが求められている。さらに、近年ノズル密度は高密度化するとともに、長尺化(1列当たりのノズル数の増加)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、ますます増加している。
インクジェットヘッドでは、ノズル孔のそれぞれに共通に連通するリザーバが設けられているので、ノズル密度の高密度化に伴い、吐出室の圧力がリザーバにも伝わり、その圧力の影響が他のノズル孔にも及ぶことになる。例えば、アクチュエータを駆動することにより、リザーバに正圧がかかると、本来インク滴を吐出すべきノズル孔(駆動ノズル)以外の非駆動ノズルからもインク滴が漏れ出たり、逆にリザーバに負圧がかかると、駆動ノズルから吐出するべきインク滴の吐出量が減少したりして、印字品質が劣化する。
In such an ink jet head, an ink jet head having a structure having a plurality of nozzle rows is required for the purpose of increasing the printing speed and colorization. Further, in recent years, the nozzle density has been increased and the length has been increased (increase in the number of nozzles per row), and the number of actuators in the inkjet head has been increasing.
In an inkjet head, a reservoir that communicates in common with each nozzle hole is provided, so as the nozzle density increases, the pressure in the discharge chamber is also transmitted to the reservoir, and the effect of that pressure is transmitted to the other nozzle holes. It will also reach. For example, when positive pressure is applied to the reservoir by driving the actuator, ink droplets leak from non-driving nozzles other than the nozzle holes (driving nozzles) that should eject ink droplets, or negative pressure to the reservoir. If this occurs, the amount of ink droplets to be ejected from the drive nozzle will decrease, and the print quality will deteriorate.

このようなノズル間の圧力干渉を防止するために、ダイアフラム部を備えたインク分配板と呼ばれるユニットを、ノズルが形成されている部材に組み付ける技術があった(例えば、特許文献1参照)。   In order to prevent such pressure interference between nozzles, there has been a technique of assembling a unit called an ink distribution plate having a diaphragm portion to a member on which nozzles are formed (for example, see Patent Document 1).

しかしながら、特許文献1に記載された技術では、インク分配板をノズルが形成されている部材に別途組み付けるので、インクジェットヘッドを小型化、薄型化することが困難であった。   However, with the technique described in Patent Document 1, it is difficult to reduce the size and thickness of the inkjet head because the ink distribution plate is separately assembled to the member on which the nozzles are formed.

このため、リザーバの圧力変動を緩衝させるためのダイアフラム部をノズル基板に設けたインクジェットヘッドがあった(例えば、特許文献2参照)。   For this reason, there has been an ink jet head in which a diaphragm portion for buffering pressure fluctuations in a reservoir is provided on a nozzle substrate (see, for example, Patent Document 2).

特公平2−59769号公報(第1頁、第1図−第2図)Japanese Examined Patent Publication No. 2-59769 (first page, FIGS. 1 to 2) 特開平11−115179号公報(第2頁、図1−図2)Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-115179 (second page, FIGS. 1-2)

特許文献2に記載されたインクジェットヘッドでは、リザーバが吐出室と同一の基板(キャビティ基板)に形成されているため、リザーバの体積確保の観点から、ダイアフラム部をリザーバと同一基板に設けることは困難である。このため、ダイアフラム部はノズル基板に形成されているが、この構造だと強度の低い部位が外部に露出するため、ダイアフラム部を薄くするのにも限界があり、また保護カバー等が別途必要になる。   In the inkjet head described in Patent Document 2, since the reservoir is formed on the same substrate (cavity substrate) as the discharge chamber, it is difficult to provide the diaphragm portion on the same substrate as the reservoir from the viewpoint of securing the volume of the reservoir. It is. For this reason, the diaphragm part is formed on the nozzle substrate, but this structure exposes the low-strength part to the outside, so there is a limit to making the diaphragm part thinner, and a separate protective cover is required. Become.

本発明は、ノズルの高密度化を可能にし、かつノズル間の圧力干渉を防止することができる液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び液滴吐出装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention relates to a droplet discharge head, a droplet discharge device, a method for manufacturing a droplet discharge head, and a method for manufacturing a droplet discharge device capable of increasing the density of nozzles and preventing pressure interference between nozzles. It aims to provide a method.

本発明に係る液滴吐出ヘッドは、複数のノズル孔を有するノズル基板と、各ノズル孔に連通し、室内に圧力を発生させてノズル孔より液滴を吐出する複数の独立した吐出室を有するキャビティ基板と、吐出室に対して共通に連通するリザーバを有し、ノズル基板とキャビティ基板との間に設けられるリザーバ基板とを少なくとも備え、リザーバを構成する凹部の底面の一部又は全部が圧力変動を緩衝する樹脂薄膜で構成されてダイアフラム部を構成しており、ダイアフラム部のリザーバとは反対側に、リザーバ基板の表面からダイアフラム部まで堀り込まれて形成された空間部を設けたものである。
ダイアフラム部と吐出室が別々の基板(リザーバ基板とキャビティ基板)に設けられているため、リザーバの体積を確保することができるとともに、リザーバの内部にダイアフラム部を設けることができる。このため、ノズルの高密度化が可能であるとともに、リザーバのコンプライアンスを低減してリザーバ内での圧力変動を抑制し、インク吐出時に発生するノズル間の圧力干渉を防止することで、良好な吐出特性を得ることができる。
また、ダイアフラム部の両面が空間部となるので、この空間部内でダイアフラム部の振動変位が可能となる。
また、ダイアフラム部が変形するための空間部をキャビテイ基板もしくはノズル基板に加工する必要がないので、キャビテイ基板もしくはノズル基板の設計および加工に対する影響をなくすことができる。
A droplet discharge head according to the present invention has a nozzle substrate having a plurality of nozzle holes, and a plurality of independent discharge chambers communicating with the nozzle holes and generating pressure in the chambers to discharge droplets from the nozzle holes. and the cavity substrate, have a reservoir communicating in common to the discharge chamber, comprising at least a reservoir substrate is provided between the nozzle substrate and the cavity substrate, some or all the pressure of the bottom surface of the recess constituting the reservoir It consists of a resin thin film that cushions fluctuations to form a diaphragm part, and a space part formed by digging from the surface of the reservoir substrate to the diaphragm part is provided on the opposite side of the diaphragm part from the reservoir. It is.
Since the diaphragm portion and the discharge chamber are provided on separate substrates (reservoir substrate and cavity substrate), the volume of the reservoir can be secured and the diaphragm portion can be provided inside the reservoir. For this reason, it is possible to increase the density of the nozzles, reduce the compliance of the reservoir to suppress pressure fluctuations in the reservoir, and prevent pressure interference between the nozzles that occurs during ink ejection, thereby achieving good ejection Characteristics can be obtained.
Moreover, since both surfaces of the diaphragm part become a space part, the vibration displacement of the diaphragm part becomes possible in this space part.
In addition, since it is not necessary to process the space for deforming the diaphragm into a cavity substrate or a nozzle substrate, the influence on the design and processing of the cavity substrate or the nozzle substrate can be eliminated.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、リザーバ基板のダイアフラム部がリザーバを構成する凹部の底面に位置するものである。
リザーバの底部全面をダイアフラムにすることでダイアフラム部の面積を大きくすることができ、ダイアフラム部の圧力緩衝効果を大きくすることができる。
In the liquid droplet ejection head according to the present invention, the diaphragm portion of the reservoir substrate is located on the bottom surface of the concave portion constituting the reservoir.
By making the entire bottom surface of the reservoir a diaphragm, the area of the diaphragm can be increased, and the pressure buffering effect of the diaphragm can be increased.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、リザーバ基板のダイアフラム部に空間部を有し、前記空間部はリザーバが設けられた側の反対の表面をダイアフラム部まで掘り込んで形成したものである。
ダイアフラム部の両面が空間部となるので、この空間部内でダイアフラム部の振動変位が可能となる。
また、ダイアフラム部が変形するための空間部をキャビテイ基板もしくはノズル基板に加工する必要がないので、キャビテイ基板もしくはノズル基板の設計および加工に対する影響をなくすことができる。
The droplet discharge head according to the present invention has a space portion in the diaphragm portion of the reservoir substrate, and the space portion is formed by digging a surface opposite to the side where the reservoir is provided to the diaphragm portion. .
Since both surfaces of the diaphragm portion become space portions, vibration displacement of the diaphragm portion can be performed in this space portion.
In addition, since it is not necessary to process the space for deforming the diaphragm into a cavity substrate or a nozzle substrate, the influence on the design and processing of the cavity substrate or the nozzle substrate can be eliminated.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ダイアフラム部の空間部をキャビティ基板との接合面側に設けたものである。
ダイアフラム部が変形するための空間部をキャビティ基板との接合面側に設けたので、リザーバ基板のリザーバはノズル基板側に位置し、前記リザーバをキャビティ基板のキャビティと立体的にオーバラップさせてヘッド面積を小型化することができる。
In the liquid droplet ejection head according to the present invention, the space portion of the diaphragm portion is provided on the bonding surface side with the cavity substrate.
Since the space for deforming the diaphragm portion is provided on the joint surface side with the cavity substrate, the reservoir of the reservoir substrate is positioned on the nozzle substrate side, and the reservoir is three-dimensionally overlapped with the cavity of the cavity substrate. The area can be reduced.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ダイアフラム部の空間部は、ノズル基板側が樹脂薄膜で構成され、キャビティ基板側がキャビテイ基板で構成されたものである。
ダイアフラム部がヘッドチップに内抱される構造のため、直接外力が加わることはなく、ダイアフラム部を薄くすることができ、かつ保護カバー等のような特別の保護部材を必要とせず、ヘッドユニットの外力に対する強度を向上することができる。
In the liquid droplet ejection head according to the present invention, the space portion of the diaphragm portion is configured such that the nozzle substrate side is formed of a resin thin film and the cavity substrate side is formed of a cavity substrate.
Due to the structure in which the diaphragm part is embedded in the head chip, no external force is directly applied, the diaphragm part can be made thin, and no special protective member such as a protective cover is required. The strength against external force can be improved.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ダイアフラム部の空間部をノズル基板との接合面側に設けたものである。
ダイアフラム部が変形するための空間部をノズル基板との接合面側に設けたので、リザーバ基板のリザーバはキャビティ基板側に位置し、リザーバ基板の全ての加工をキャビティ基板側からの片面加工で完了させることができる。
In the droplet discharge head according to the present invention, the space portion of the diaphragm portion is provided on the bonding surface side with the nozzle substrate.
Since the space for deforming the diaphragm is provided on the joint surface side with the nozzle substrate, the reservoir of the reservoir substrate is located on the cavity substrate side, and all processing of the reservoir substrate is completed by one-side processing from the cavity substrate side. Can be made.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ダイアフラム部の空間部は、キャビティ基板側が樹脂薄膜で構成され、ノズル基板側が該ノズル基板で構成されたものである。
ダイアフラム部がヘッドチップに内抱される構造のため、直接外力が加わることはなく、ダイアフラム部を薄くすることができ、かつ保護カバー等のような特別の保護部材を必要とせず、ヘッドユニットの外力に対する強度を向上することができる。
In the liquid droplet ejection head according to the present invention, the space portion of the diaphragm portion is configured such that the cavity substrate side is formed of a resin thin film, and the nozzle substrate side is formed of the nozzle substrate.
Due to the structure in which the diaphragm part is embedded in the head chip, no external force is directly applied, the diaphragm part can be made thin, and no special protective member such as a protective cover is required. The strength against external force can be improved.

本発明に係る液滴吐出装置は、上記に記載の液滴吐出ヘッドを備えたものである。
液滴吐出時に発生するノズル間の圧力干渉を防止して、吐出特性が良好な液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を得ることができる。
A droplet discharge apparatus according to the present invention includes the droplet discharge head described above.
It is possible to prevent a pressure interference between nozzles that occurs during droplet discharge, and to obtain a droplet discharge device including a droplet discharge head with good discharge characteristics.

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、複数のノズル孔を有するノズル基板と、各ノズル孔に連通し、室内に圧力を発生させてノズル孔より液滴を吐出する複数の独立した吐出室を有するキャビティ基板と、吐出室に対して共通に連通するリザーバを有し、ノズル基板とキャビティ基板との間に設けられるリザーバ基板とを少なくとも備え、リザーバとなる凹部の底面の一部又は全部が圧力変動を緩衝する樹脂薄膜で構成されてダイアフラム部を構成している液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
リザーバ基板となるシリコン基材の一方の面からダイアフラム部になる部分を所要の深さエッチングし、その後、シリコン基材の反対側の面からリザーバになる部分をウェットエッチングにより加工して、ダイアフラム部を形成するようにしたものである。
ダイアフラム部を有し面積および深さが大きいリザーバを複数枚同時にエッチングして、効率よく加工することができる。
A method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention includes a nozzle substrate having a plurality of nozzle holes, and a plurality of independent discharges that communicate with each nozzle hole and generate a pressure in the chamber to discharge droplets from the nozzle holes. a cavity substrate having a chamber, have a reservoir communicating in common to the discharge chamber, comprising at least a reservoir substrate is provided between the nozzle substrate and the cavity substrate, some or all of the bottom surface of the recess as a reservoir Is a method of manufacturing a droplet discharge head, which is composed of a resin thin film that buffers pressure fluctuations and constitutes a diaphragm portion,
The part that becomes the diaphragm part from one surface of the silicon base material that becomes the reservoir substrate is etched to a required depth, and then the part that becomes the reservoir from the opposite surface of the silicon base material is processed by wet etching, and the diaphragm part Is formed.
A plurality of reservoirs having a diaphragm portion and a large area and depth can be etched at the same time and processed efficiently.

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、ダイアフラム部になる部分が所要の深さにエッチングされて形成された凹部に樹脂薄膜を成膜したものである。
ダイアフラム部をウエハーに一括して形成することができ、かつ半導体プロセスによるので、位置合わせ精度や形状精度が向上する。
In the method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, a resin thin film is formed in a recess formed by etching a portion to be a diaphragm portion to a required depth.
The diaphragm portion can be formed on the wafer at a time, and the alignment accuracy and shape accuracy are improved because of the semiconductor process.

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、樹脂薄膜にパリレンを用いるようにしたものである。
形状に依存しない良好な被覆性を有し、耐熱性、対薬品性および耐透湿性が高い樹脂薄膜を形成することができる。
The manufacturing method of the droplet discharge head according to the present invention uses parylene for the resin thin film.
It is possible to form a resin thin film having good covering properties independent of the shape, and having high heat resistance, chemical resistance and moisture permeability resistance.

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、ダイアフラム部になる部分が所要の深さエッチングされたのちに、シリコン基材の反対側の面からウェットエッチングにて貫通部を形成し、貫通部にリザーバになる部分の側より樹脂薄膜を貼り付けて、ダイアフラム部を形成するようにしたものである。
ダイアフラム部形成工程が最終段階なので、リザーバ基板の形成工程の中で必要となる耐熱性や耐薬品性を考慮する必要がなく、樹脂材料選択の自由度が向上する。
In the method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, after a portion to be a diaphragm portion is etched to a required depth, a penetration portion is formed by wet etching from the opposite surface of the silicon substrate, and the penetration portion A diaphragm is formed by attaching a resin thin film to the reservoir from the side of the reservoir.
Since the diaphragm part forming process is the final stage, it is not necessary to consider the heat resistance and chemical resistance required in the process of forming the reservoir substrate, and the degree of freedom in selecting the resin material is improved.

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、樹脂薄膜にポリフェニレンサルファイド(PPS)を用いるようにしたものである。
耐薬品性、耐透湿性に優れた樹脂薄膜を形成することができる。
The method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention uses polyphenylene sulfide (PPS) for the resin thin film.
A resin thin film having excellent chemical resistance and moisture permeability resistance can be formed.

本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上記に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造するものである。
吐出特性が良好な液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を得ることができる。
A method for manufacturing a droplet discharge device according to the present invention is a method for manufacturing a droplet discharge device by applying the method for manufacturing a droplet discharge head described above.
A droplet discharge device including a droplet discharge head with good discharge characteristics can be obtained.

以下、本発明を適用した液滴吐出ヘッドの実施の形態について説明する。ここでは、液滴吐出ヘッドの一例として、ノズル基板の表面に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するフェイス吐出型のインクジェットヘッドについて説明する。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではなく、基板の端部に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するエッジ吐出型の液滴吐出ヘッドにも同様に適用することができる。また、アクチュエータは静電駆動方式で示してあるが、その他の駆動方式であってもよい。   Hereinafter, embodiments of a droplet discharge head to which the present invention is applied will be described. Here, as an example of a droplet discharge head, a face discharge type inkjet head that discharges ink droplets from nozzle holes provided on the surface of a nozzle substrate will be described. Note that the present invention is not limited to the structure and shape shown in the following drawings, and is similarly applied to an edge discharge type droplet discharge head that discharges ink droplets from nozzle holes provided at the end of the substrate. Can be applied. Moreover, although the actuator is shown by the electrostatic drive system, other drive systems may be used.

実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図、図2は図1に示したインクジェットヘッドの組立状態を示す縦断面図である。なお、図1及び図2では、通常使用される状態とは上下が逆に示されている。
Embodiment 1 FIG.
1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an ink jet head according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an assembled state of the ink jet head shown in FIG. In FIGS. 1 and 2, the upper and lower sides are shown upside down from the state of normal use.

図1、図2において、インクジェットヘッド(液滴吐出ヘッドの一例)10は、従来の一般的な静電駆動方式のインクジェットヘッドのように、ノズル基板、キャビティ基板、電極基板の3つの基板を貼り合わせた3層構造ではなく、ノズル基板1、リザーバ基板2、キャビティ基板3、電極基板4の4つの基板を、この順に貼り合わせた4層構造で構成されている。すなわち、吐出室とリザーバが別々の基板に設けられている。以下、各基板の構成について詳述する。   1 and 2, an ink jet head (an example of a droplet discharge head) 10 is formed by attaching three substrates, a nozzle substrate, a cavity substrate, and an electrode substrate, like a conventional general electrostatic drive type ink jet head. Instead of the combined three-layer structure, a four-layer structure in which the nozzle substrate 1, the reservoir substrate 2, the cavity substrate 3, and the electrode substrate 4 are bonded together in this order is configured. That is, the discharge chamber and the reservoir are provided on separate substrates. Hereinafter, the configuration of each substrate will be described in detail.

ノズル基板1は、例えば厚さ約50μmのシリコン材から作製されている。ノズル基板1には多数のノズル孔11が所定のピッチで設けられている。ただし、図1には簡明のため、1列5つのノズル孔11を示してある。また、ノズル列は複数列とすることもある。
各ノズル孔11は、基板面に対し垂直にかつ同軸上に小さい穴の噴射口部分11aと、噴射口部分11aよりも径の大きい導入口部分11bとから構成されている。
The nozzle substrate 1 is made of, for example, a silicon material having a thickness of about 50 μm. A number of nozzle holes 11 are provided in the nozzle substrate 1 at a predetermined pitch. However, FIG. 1 shows five nozzle holes 11 in one row for simplicity. The nozzle row may be a plurality of rows.
Each nozzle hole 11 includes an injection port portion 11a having a small hole perpendicular to and coaxially with the substrate surface, and an introduction port portion 11b having a diameter larger than that of the injection port portion 11a.

リザーバ基板2は、例えば厚さ約180μmであって、面方位が(100)のシリコン材から作製されている。このリザーバ基板2には、リザーバ基板2を垂直に貫通し、各ノズル孔11に独立して連通する少し大きい径(導入口部分11bの径と同等もしくはそれよりも大きい径)のノズル連通孔21が設けられている。また、各ノズル連通孔21および各ノズル孔11に対して、各供給口22を介して連通する共通のリザーバ(共通インク室)23となるリザーバ凹部23aが形成されている。   The reservoir substrate 2 is made of, for example, a silicon material having a thickness of about 180 μm and a plane orientation of (100). The reservoir substrate 2 passes through the reservoir substrate 2 vertically and communicates with each nozzle hole 11 independently. The nozzle communication hole 21 has a slightly larger diameter (a diameter equal to or larger than the diameter of the inlet portion 11b). Is provided. In addition, a reservoir recess 23 a is formed as a common reservoir (common ink chamber) 23 communicating with each nozzle communication hole 21 and each nozzle hole 11 via each supply port 22.

このリザーバ凹部23aは、ノズル基板1との接合面(以下、N面ともいう)側に拡径して開かれた断面ほぼ逆台形状となっている。そしてリザーバ凹部23aの底壁23b、すなわち、キャビティ基板3との接合面(以下、C面ともいう)側に位置するリザーバ凹部23aの底壁23bには、底壁23bの表面よりC面に至るまで貫通し、C面側をキャビテイ基板3によって蓋をされた空間部110が形成されている。そして、この空間部110のN面側に樹脂薄膜111を形成することにより、圧力変動緩衝部であるダイアフラム部100が構成されている。   The reservoir recess 23a has a substantially inverted trapezoidal cross section that is opened by expanding its diameter to the side of the joint surface (hereinafter also referred to as the N surface) with the nozzle substrate 1. Then, the bottom wall 23b of the reservoir recess 23a, that is, the bottom wall 23b of the reservoir recess 23a located on the side of the bonding surface (hereinafter also referred to as C surface) with the cavity substrate 3 reaches the C surface from the surface of the bottom wall 23b. A space 110 is formed in which the C surface is covered with the cavity substrate 3. And the diaphragm part 100 which is a pressure fluctuation buffer part is comprised by forming the resin thin film 111 in the N surface side of this space part 110. As shown in FIG.

この場合、樹脂薄膜111の側面111aは空間部110の内壁に当接し、側面111aの上部は空間部110よりリザーバ23側に突出し、側面111aのリザーバ23側には底壁23bにほぼ平行になるようにたわみ面111bが設けられて、これらの側面111a、たわみ面111bによって断面コ字状の樹脂薄膜111を形成している。こうしてこの樹脂薄膜111とキャビティ基板3とによって空間部110を形成し、この空間部によって樹脂薄膜111のたわみが許容される。
なお、この樹脂薄膜111はリザーバ基板2の製造過程で成膜によって形成されるもので、例えばパリレンを用いて形成される。
In this case, the side surface 111a of the resin thin film 111 is in contact with the inner wall of the space portion 110, the upper portion of the side surface 111a protrudes toward the reservoir 23 from the space portion 110, and is substantially parallel to the bottom wall 23b on the reservoir 23 side of the side surface 111a. Thus, the flexible surface 111b is provided, and the side surface 111a and the flexible surface 111b form a resin thin film 111 having a U-shaped cross section. Thus, a space 110 is formed by the resin thin film 111 and the cavity substrate 3, and the deflection of the resin thin film 111 is allowed by the space.
The resin thin film 111 is formed by film formation in the manufacturing process of the reservoir substrate 2, and is formed by using, for example, parylene.

リザーバ凹部23aの底壁23bには、ダイアフラム部100を回避した位置に、上記の供給口22と、外部からリザーバ23にインクを供給するためのインク供給孔27とが貫通されている。
また、リザーバ基板2のC面には、吐出室31の一部を構成する細溝状の第2の凹部28が形成されている。第2の凹部28は、キャビティ基板3を薄くすることによる吐出室31での流路抵抗の増加を防ぐために設けられているが、第2の凹部28は省略することも可能である。
なお、図示は省略するが、リザーバ基板2の全面にはインクによるシリコンの腐食を防ぐために、例えば熱酸化膜(SiO2膜)からなるインク保護膜が形成されている。
The supply wall 22 and an ink supply hole 27 for supplying ink from the outside to the reservoir 23 are penetrated through the bottom wall 23b of the reservoir recess 23a at a position avoiding the diaphragm 100.
Further, on the C surface of the reservoir substrate 2, a narrow groove-like second recess 28 constituting a part of the discharge chamber 31 is formed. The second recess 28 is provided in order to prevent an increase in flow path resistance in the discharge chamber 31 due to the thickness of the cavity substrate 3 being thin, but the second recess 28 can be omitted.
Although not shown, an ink protective film made of, for example, a thermal oxide film (SiO 2 film) is formed on the entire surface of the reservoir substrate 2 in order to prevent corrosion of silicon by ink.

リザーバ基板2を貫通するノズル連通孔21は、ノズル基板1のノズル孔11と同軸上に設けられているので、インク滴の吐出の直進性が得られ、そのため吐出特性が格段に向上するものとなる。特に、微小なインク滴を狙い通りに着弾させることができるため、色ずれ等を生じることなく微妙な階調変化を忠実に再現することができ、より鮮明で高品位の画質を実現することができる。   Since the nozzle communication hole 21 penetrating the reservoir substrate 2 is provided coaxially with the nozzle hole 11 of the nozzle substrate 1, it is possible to obtain straightness of ink droplet ejection, and thus the ejection characteristics are remarkably improved. Become. In particular, since minute ink droplets can be landed as intended, it is possible to faithfully reproduce subtle gradation changes without causing color misregistration, etc., and to realize clearer and higher quality image quality. it can.

キャビティ基板3は、例えば厚さ約30μmのシリコン材から作製されている。このキャビティ基板3には、ノズル連通孔21のそれぞれに独立して連通する吐出室31となる第1の凹部33が設けられている。そして、この第1の凹部33と上記の第2の凹部28とで、各吐出室31が区画形成されている。また、吐出室31(第1の凹部33)の底壁が振動板32を構成している。振動板32は、シリコンに高濃度のボロンを拡散することにより形成されるボロン拡散層により構成することができる。振動板32をボロン拡散層とすることにより、ウエットエッチングでのエッチングストップを十分に働かせることができるので、振動板32の厚さや面荒れを精度よく調整することができる。   The cavity substrate 3 is made of, for example, a silicon material having a thickness of about 30 μm. The cavity substrate 3 is provided with a first recess 33 serving as a discharge chamber 31 that communicates independently with each of the nozzle communication holes 21. Each discharge chamber 31 is partitioned by the first recess 33 and the second recess 28. In addition, the bottom wall of the discharge chamber 31 (first recess 33) constitutes the diaphragm 32. The diaphragm 32 can be constituted by a boron diffusion layer formed by diffusing high-concentration boron into silicon. Since the diaphragm 32 is made of a boron diffusion layer, the etching stop in the wet etching can be sufficiently performed, so that the thickness and surface roughness of the diaphragm 32 can be accurately adjusted.

キャビティ基板3の少なくとも下面には、例えばTEOS(Tetraethylorthosilicate Tetraethoxysilane:テトラエトキシシラン、珪酸エチル)を原料としたプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長法)によるSiO2膜からなる絶縁膜が、例えば0.1μmの厚さで形成されている(図示せず)。この絶縁膜は、インクジェットヘッド10の駆動時における絶縁破壊や短絡を防止するために設けられている。キャビティ基板3の上面には、リザーバ基板2と同様のインク保護膜(図示せず)が形成されている。また、キャビティ基板3には、リザーバ基板2のインク供給孔27に連通するインク供給孔35が設けられている。 On at least the lower surface of the cavity substrate 3, for example, an insulating film made of a SiO 2 film by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) using TEOS (Tetraethylorthosilicate Tetraethoxysilane) as a raw material, for example, It is formed with a thickness of 0.1 μm (not shown). This insulating film is provided in order to prevent dielectric breakdown or short circuit when the inkjet head 10 is driven. An ink protective film (not shown) similar to that of the reservoir substrate 2 is formed on the upper surface of the cavity substrate 3. In addition, the cavity substrate 3 is provided with an ink supply hole 35 communicating with the ink supply hole 27 of the reservoir substrate 2.

電極基板4は、例えば厚さ約1mmのガラス材から作製されている。なかでも、キャビティ基板3のシリコン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適している。硼珪酸系の耐熱硬質ガラスを用いることにより、電極基板4とキャビティ基板3を陽極接合する際、両基板の熱膨張係数が近いため、電極基板4とキャビティ基板3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4とキャビティ基板3を強固に接合することができる。   The electrode substrate 4 is made of, for example, a glass material having a thickness of about 1 mm. Among them, it is suitable to use a borosilicate heat-resistant hard glass having a thermal expansion coefficient close to that of the silicon material of the cavity substrate 3. By using borosilicate heat-resistant hard glass, the stress generated between the electrode substrate 4 and the cavity substrate 3 is reduced when the electrode substrate 4 and the cavity substrate 3 are anodically bonded because the thermal expansion coefficients of both the substrates are close. As a result, the electrode substrate 4 and the cavity substrate 3 can be firmly bonded without causing problems such as peeling.

電極基板4には、キャビティ基板3の各振動板32に対向する表面の位置に、それぞれ凹部42が設けられている。各凹部42は、エッチングにより約0.3μmの深さで形成されている。そして、各凹部42の底面には、一般に、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)からなる個別電極41が、例えば0.1μmの厚さでスパッタにより形成されている。したがって、振動板32と個別電極41との間に形成されるエアギャップG(空隙)は、この凹部42の深さ、個別電極41および振動板32を覆う絶縁膜の厚さにより決まることになる。このエアギャップGは、インクジェットヘッド10の吐出特性に大きく影響する。本実施の形態1の場合、エアギャップGは、0.2μmとなっている。このエアギャップGの開放端部は、エポキシ接着剤等からなる封止材43により気密に封止されている。これにより、異物や湿気等がエアギャップGに侵入するのを防止することができ、インクジェットヘッド10の信頼性を高く保持することができる。
なお、個別電極41の材料はITOに限定するものではなく、IZO(Indium Zinc Oxide)あるいは金、銅等の金属を用いてもよい。しかし、ITOは透明であるので振動板の当接具合の確認が行いやすいことなどの理由から、一般にはITOが用いられている。
The electrode substrate 4 is provided with a recess 42 at a position on the surface of the cavity substrate 3 facing each diaphragm 32. Each recess 42 is formed to a depth of about 0.3 μm by etching. In general, individual electrodes 41 made of ITO (Indium Tin Oxide) are formed on the bottom surface of each recess 42 by sputtering, for example, with a thickness of 0.1 μm. Therefore, the air gap G (gap) formed between the diaphragm 32 and the individual electrode 41 is determined by the depth of the recess 42 and the thickness of the insulating film covering the individual electrode 41 and the diaphragm 32. . The air gap G greatly affects the ejection characteristics of the inkjet head 10. In the case of the first embodiment, the air gap G is 0.2 μm. The open end of the air gap G is hermetically sealed with a sealing material 43 made of an epoxy adhesive or the like. Thereby, it is possible to prevent foreign matters, moisture, and the like from entering the air gap G, and the reliability of the inkjet head 10 can be maintained high.
The material of the individual electrode 41 is not limited to ITO, and metal such as IZO (Indium Zinc Oxide) or gold or copper may be used. However, since ITO is transparent, ITO is generally used because it is easy to check the contact state of the diaphragm.

また、個別電極41の端子部41aは、リザーバ基板2およびキャビティ基板3の端部が開口された電極取り出し部44に露出しており、電極取り出し部44において、例えばドライバIC等の駆動制御回路5が搭載されたフレキシブル配線基板(図示せず)が、各個別電極41の端子部41aと、キャビティ基板3の端部に設けられた共通電極36とに接続されている。   Further, the terminal portion 41a of the individual electrode 41 is exposed to the electrode extraction portion 44 in which the end portions of the reservoir substrate 2 and the cavity substrate 3 are opened. In the electrode extraction portion 44, for example, a drive control circuit 5 such as a driver IC or the like. Is connected to the terminal portions 41a of the individual electrodes 41 and the common electrode 36 provided at the end of the cavity substrate 3.

電極基板4には、インクカートリッジ(図示せず)に接続されるインク供給孔45が設けられている。インク供給孔45は、キャビティ基板3に設けられたインク供給孔35、およびリザーバ基板2に設けられたインク供給孔27を通じて、リザーバ23に連通している。   The electrode substrate 4 is provided with an ink supply hole 45 connected to an ink cartridge (not shown). The ink supply hole 45 communicates with the reservoir 23 through the ink supply hole 35 provided in the cavity substrate 3 and the ink supply hole 27 provided in the reservoir substrate 2.

ここで、上記のように構成されたインクジェットヘッド10の動作について説明する。
インクジェットヘッド10には、外部のインクカートリッジ(図示せず)内のインクがインク供給孔45、35、27を通じてリザーバ23内に供給され、さらにインクは個々の供給口22からそれぞれの吐出室31、ノズル連通孔21を経て、ノズル孔11の先端まで満たされている。また、このインクジェットヘッド10の動作を制御するためのドライバIC等の駆動制御回路5が、各個別電極41とキャビティ基板3に設けられた共通電極36との間に接続されている。
Here, the operation of the inkjet head 10 configured as described above will be described.
Ink jet head 10 is supplied with ink in an external ink cartridge (not shown) into reservoir 23 through ink supply holes 45, 35, 27, and ink is further supplied from each supply port 22 to each discharge chamber 31, The nozzle hole 11 is filled up to the tip of the nozzle hole 11 through the nozzle communication hole 21. A drive control circuit 5 such as a driver IC for controlling the operation of the inkjet head 10 is connected between each individual electrode 41 and the common electrode 36 provided on the cavity substrate 3.

したがって、この駆動制御回路5により個別電極41に駆動信号(パルス電圧)を供給すると、個別電極41には駆動制御回路5からパルス電圧が印加され、個別電極41をプラスに帯電させ、一方、これに対応する振動板32はマイナスに帯電する。このとき、個別電極41と振動板32間に静電気力(クーロン力)が発生するため、この静電気力により振動板32は個別電極41側に引き寄せられて撓む。これによって、吐出室31の容積が増大する。次に、パルス電圧をオフにすると、上記静電気力がなくなり、振動板32はその弾性力により元に戻り、その際、吐出室31の容積が急激に減少するため、そのときの圧力により、吐出室31内のインクの一部がノズル連通孔21を通過し、インク滴となってノズル孔11から吐出される。そして、再びパルス電圧が印加され、振動板32が個別電極41側に撓むことにより、インクがリザーバ23から供給口22を通って吐出室31内に補給される。   Therefore, when a drive signal (pulse voltage) is supplied to the individual electrode 41 by the drive control circuit 5, a pulse voltage is applied to the individual electrode 41 from the drive control circuit 5 to charge the individual electrode 41 positively, The diaphragm 32 corresponding to is charged negatively. At this time, since an electrostatic force (Coulomb force) is generated between the individual electrode 41 and the diaphragm 32, the diaphragm 32 is drawn toward the individual electrode 41 by the electrostatic force and bends. As a result, the volume of the discharge chamber 31 increases. Next, when the pulse voltage is turned off, the electrostatic force disappears, and the diaphragm 32 returns to its original state due to its elastic force. At this time, the volume of the discharge chamber 31 decreases rapidly. Part of the ink in the chamber 31 passes through the nozzle communication hole 21 and is ejected from the nozzle hole 11 as ink droplets. Then, the pulse voltage is applied again, and the vibration plate 32 bends toward the individual electrode 41, whereby ink is supplied from the reservoir 23 through the supply port 22 into the discharge chamber 31.

本実施の形態1に係るインクジェットヘッド10によれば、駆動時において、吐出室31の圧力はリザーバ23にも伝達される。このとき、リザーバ23の底壁23bには、樹脂薄膜111を備えたダイアフラム部100が設けられているので、リザーバ23が正圧になると樹脂薄膜111は空間部110の下方へ撓み、逆にリザーバ23が負圧になると樹脂薄膜111は空間部110の上方へ撓むため、リザーバ23内の圧力変動を緩衝することができ、ノズル11間の圧力干渉を防止することができる。そのため、駆動ノズル以外の非駆動ノズルからインクが漏れ出たり、駆動ノズルから吐出に必要な吐出量が減少するといったような不具合をなくすことができる。   According to the inkjet head 10 according to the first embodiment, the pressure in the discharge chamber 31 is also transmitted to the reservoir 23 during driving. At this time, since the diaphragm portion 100 including the resin thin film 111 is provided on the bottom wall 23b of the reservoir 23, the resin thin film 111 bends below the space portion 110 when the reservoir 23 becomes positive pressure. When 23 becomes negative pressure, the resin thin film 111 bends above the space 110, so that the pressure fluctuation in the reservoir 23 can be buffered, and pressure interference between the nozzles 11 can be prevented. For this reason, it is possible to eliminate problems such as ink leaking from non-driving nozzles other than the driving nozzles or a reduction in the ejection amount necessary for ejection from the driving nozzles.

また、樹脂薄膜111はリザーバ23の底壁23bに設けられているため、ダイアフラム部100の面積を大きくすることができ、圧力緩衝効果を大きくすることができる。
さらに、ダイアフラム部100のC面側はキャビティ基板3によって蓋がされ、外部に露出していないので、樹脂薄膜111を備えたダイアフラム部100を外力から確実に保護することができ、かつ保護カバー等特別な保護部材を全く必要としない。そのため、インクジェットヘッド10の小型化、およびコスト低減が可能となる。
Further, since the resin thin film 111 is provided on the bottom wall 23b of the reservoir 23, the area of the diaphragm portion 100 can be increased and the pressure buffering effect can be increased.
Further, since the C surface side of the diaphragm portion 100 is covered with the cavity substrate 3 and is not exposed to the outside, the diaphragm portion 100 including the resin thin film 111 can be reliably protected from external force, and a protective cover or the like No special protection member is required. As a result, the inkjet head 10 can be reduced in size and cost.

なお、ダイアフラム部100は上記のように広い面積を有するので、空間部110内でも確実に変位(振動)させることができる。また必要に応じて、外部から空間部110に連通する小さい通気孔(図示せず)を、キャビティ基板3および電極基板4に設けてもよい。   In addition, since the diaphragm part 100 has a wide area as described above, it can be reliably displaced (vibrated) even in the space part 110. Moreover, you may provide the small ventilation hole (not shown) in the cavity board | substrate 3 and the electrode substrate 4 which communicates with the space part 110 from the outside as needed.

次に、実施の形態1に係るインクジェットヘッド10の製造方法について、図3乃至図9を用いて説明する。なお、以下において示す基板の厚さやエッチング深さ、温度、圧力等の値はあくまでも一例を示すものであり、本発明はこれらの値によって限定されるものではない。
まず、リザーバ基板2の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the inkjet head 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. Note that the values of the substrate thickness, etching depth, temperature, pressure and the like shown below are merely examples, and the present invention is not limited to these values.
First, a method for manufacturing the reservoir substrate 2 will be described.

(a)図3(a)に示すように、面方位(100)、厚さ180μmのシリコン材よりなるリザーバ基材200を用意し、このリザーバ基材200の外面に熱酸化膜201を形成する。
(b)次に、フォトリソグラフィー法により、図3(b)に示すように、キャビテイ基板3と接合する側の面(C面)に、それぞれ、ノズル連通穴21、第2の凹部28、供給口22、ダイアフラム部100、インク供給穴27になる部分21a、28a、22a、100a、27aをパターニングする。このとき、C面における各部分21a、28a、100a、27aの熱酸化膜201の残し膜厚が、次の関係になるようにエッチングする。
ノズル連通穴になる部分21a=0<供給口22になる部分22a=インク供給穴27になる部分27a=ダイアフラム部100になる部分100a<第2の凹部28になる部分28a
(A) As shown in FIG. 3A, a reservoir base material 200 made of a silicon material having a plane orientation (100) and a thickness of 180 μm is prepared, and a thermal oxide film 201 is formed on the outer surface of the reservoir base material 200. .
(B) Next, as shown in FIG. 3B, a nozzle communication hole 21, a second recess 28, and a supply are respectively formed on the surface (C surface) to be joined to the cavity substrate 3 by photolithography. Portions 21, diaphragm portion 100, and portions 21a, 28a, 22a, 100a, and 27a that become ink supply holes 27 are patterned. At this time, the etching is performed so that the remaining film thickness of the thermal oxide film 201 in each of the portions 21a, 28a, 100a, and 27a on the C plane has the following relationship.
Nozzle communication hole portion 21a = 0 <supply port 22 portion 22a = ink supply hole 27 portion 27a = diaphragm portion 100a <second recess 28 portion 28a

(c)次に、図3(c)に示すように、C面のノズル連通穴21になる部分21aを、ICPで150μm程、ドライエッチングする。
(d)次に、図3(d)に示すように、熱酸化膜201を適量エッチングして、供給口22になる部分22a、インク供給穴27になる部分27aおよびダイアフラム100になる部分100aを開口させ、そののち、ICPで15μm程、ドライエッチングする。
(C) Next, as shown in FIG. 3C, the portion 21a that becomes the nozzle communication hole 21 on the C surface is dry-etched by ICP by about 150 μm.
(D) Next, as shown in FIG. 3D, the thermal oxide film 201 is etched by an appropriate amount so that a portion 22a that becomes the supply port 22, a portion 27a that becomes the ink supply hole 27, and a portion 100a that becomes the diaphragm 100 are obtained. After opening, dry etching is performed by ICP to about 15 μm.

(e)次に、図4(e)に示すように、熱酸化膜201を適量エッチングして、第2の凹部28になる部分28aを開口させ、そののちICPで25μm程、ドライエッチングする。この際、ノズル連通穴21になる部分21aもドライエッチングされて、N面にまで貫通する。
(f)熱酸化膜201を除去した後に、図4(f)に示すように、再度、熱酸化膜201を形成し、C面にダイアフラム部100になる部分100aを、ノズル基板1と接合する側の面(N面)に、リザーバ凹部23aになる部分230をフォトリソグラフィー法で開口する。
(E) Next, as shown in FIG. 4E, the thermal oxide film 201 is etched by an appropriate amount to open the portion 28a to be the second recess 28, and then dry etched by ICP to about 25 μm. At this time, the portion 21a that becomes the nozzle communication hole 21 is also dry-etched and penetrates to the N plane.
(F) After removing the thermal oxide film 201, as shown in FIG. 4F, the thermal oxide film 201 is formed again, and the portion 100a that becomes the diaphragm portion 100 is joined to the nozzle substrate 1 on the C surface. A portion 230 that becomes the reservoir recess 23a is opened on the side surface (N surface) by photolithography.

(g)次に、図4(g)に示すように、ダイアフラム部100になる部分100aの樹脂薄膜111を成膜する部分にパリレンを蒸着する。この場合、樹脂薄膜111を成膜する部分のみが開口したマスクを被せ、それ以外の部分には蒸着されないようにする。
こうして、樹脂薄膜111は、リザーバ基板2の製造過程で成膜によって形成される。
(h)次に、図4(h)に示すように、KOHでリザーバ凹部23aになる部分230を、150μm程、ウエットエッチングする。その結果、樹脂薄膜111が露出する。
(i)熱酸化膜201を剥離し、そののち、図5(i)に示すように、高濃度オゾン水浸漬でインク保護膜となる酸化膜201を形成する。
以上により、図5(i)に示すように、リザーバ基板2の各部が形成される。
(G) Next, as shown in FIG. 4G, parylene is vapor-deposited on the portion of the portion 100a that becomes the diaphragm portion 100 where the resin thin film 111 is to be formed. In this case, only the portion where the resin thin film 111 is to be formed is covered with an open mask, and other portions are not deposited.
Thus, the resin thin film 111 is formed by film formation during the manufacturing process of the reservoir substrate 2.
(H) Next, as shown in FIG. 4H, the portion 230 that becomes the reservoir recess 23a is wet-etched by about 150 μm with KOH. As a result, the resin thin film 111 is exposed.
(I) The thermal oxide film 201 is peeled off, and then, as shown in FIG. 5 (i), an oxide film 201 serving as an ink protective film is formed by immersion in high-concentration ozone water.
As described above, each part of the reservoir substrate 2 is formed as shown in FIG.

次に、インクジェットヘッド10の製造方法を説明する。
まず、電極基板4にシリコン材よりなるキャビティ基材300を接合した後、そのキャビティ基材300からキャビティ基板3を製造する方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the inkjet head 10 will be described.
First, a method for manufacturing the cavity substrate 3 from the cavity substrate 300 after bonding the cavity substrate 300 made of a silicon material to the electrode substrate 4 will be described.

(a)電極基板4は、以下のようにして製造される。
図6(a)に示すように、硼珪酸ガラス等からなる厚さ約1mmのガラス基材400に、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することにより、凹部42を形成する。なお、この凹部42は個別電極41の形状より少し大きめの溝状のものであり、個別電極41ごとに複数形成される。
そして、凹部42の内部に、スパッタにより、ITO(Indium Tin Oxide)からなる個別電極41を形成する。
その後、ブラスト等によってインク供給孔45になる部分45aを形成することにより、電極基板4が作製される。
(A) The electrode substrate 4 is manufactured as follows.
As shown in FIG. 6A, a concave portion 42 is formed by etching a glass substrate 400 made of borosilicate glass or the like with a thickness of about 1 mm with hydrofluoric acid using a gold / chromium etching mask. . The recess 42 has a groove shape slightly larger than the shape of the individual electrode 41, and a plurality of the recesses 42 are formed for each individual electrode 41.
Then, individual electrodes 41 made of ITO (Indium Tin Oxide) are formed inside the recess 42 by sputtering.
Thereafter, the electrode substrate 4 is manufactured by forming a portion 45a that becomes the ink supply hole 45 by blasting or the like.

(b)次に、図6(b)に示すように、厚さ約220μmで表面加工および表面の加工変質層の除去処理(前処理)がなされたシリコン材よりなるキャビティ基材300を用意し、このキャビティ基材300の片面に、例えばTEOSを原料としたプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)によって、厚さ0.1μmの酸化膜からなる絶縁膜34を成膜する。絶縁膜34の成膜は、例えば、温度360℃、高周波出力250W、圧力66.7Pa(0.5Torr)、ガス流量はTEOS流量100cm3/min(100sccm)、酸素流量1000cm3/min(1000sccm)の条件で行う。また、キャビティ基材300は、所要の厚さのボロンドープ層(図示せず)を有するものを用いるのが望ましい。 (B) Next, as shown in FIG. 6B, a cavity base material 300 made of a silicon material having a thickness of about 220 μm and subjected to surface processing and removal processing (pretreatment) of the surface-affected layer is prepared. An insulating film 34 made of an oxide film having a thickness of 0.1 μm is formed on one surface of the cavity base material 300 by, for example, plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) using TEOS as a raw material. The insulating film 34 is formed, for example, at a temperature of 360 ° C., a high frequency output of 250 W, a pressure of 66.7 Pa (0.5 Torr), a gas flow rate of TEOS flow rate of 100 cm 3 / min (100 sccm), and an oxygen flow rate of 1000 cm 3 / min (1000 sccm). Perform under the conditions of Moreover, it is desirable to use a cavity substrate 300 having a boron-doped layer (not shown) having a required thickness.

(c)次に、キャビテイ基材300(図6(b))と、個別電極41が作製された電極基板4(図6(a))とを、図6(c)に示すように、絶縁膜34を介して陽極接合する。陽極接合は、キャビティ基材300と電極基板4を360℃に加熱した後、電極基板4に負極、キャビティ基材300に正極を接続して、800Vの電圧を印加して陽極接合する。 (C) Next, the cavity substrate 300 (FIG. 6B) and the electrode substrate 4 (FIG. 6A) on which the individual electrode 41 is manufactured are insulated as shown in FIG. 6C. Anodic bonding is performed through the film 34. In the anodic bonding, after the cavity base material 300 and the electrode substrate 4 are heated to 360 ° C., a negative electrode is connected to the electrode substrate 4 and a positive electrode is connected to the cavity base material 300, and an anodic bonding is performed by applying a voltage of 800V.

(d)次に、図6(d)に示すように、陽極接合された上記キャビティ基材300の表面を、バックグラインダーや、ポリッシャーによって研削加工し、さらに水酸化カリウム水溶液で表面を10〜20μmエッチングして加工変質層を除去し、厚さが30μmになるまで薄くする。 (D) Next, as shown in FIG. 6 (d), the surface of the cavity base 300 that has been anodically bonded is ground by a back grinder or a polisher, and further the surface is 10 to 20 μm with an aqueous potassium hydroxide solution. Etching is performed to remove the work-affected layer, and the thickness is reduced to 30 μm.

(e)次に、図7(e)に示すように、薄板化されたキャビティ基材300の表面に、エッチングマスクとなるTEOS酸化膜301を、プラズマCVDによって厚さ約1.0μmで成膜する。 (E) Next, as shown in FIG. 7E, a TEOS oxide film 301 serving as an etching mask is formed on the surface of the thinned cavity base material 300 to a thickness of about 1.0 μm by plasma CVD. To do.

(f)そして、TEOS酸化膜301の表面上にレジスト(図示せず)をコーティングし、フォトリソグラフイーによってレジストをパターニングし、TEOS酸化膜301をエッチングすることにより、図7(f)に示すように、吐出室31の第1の凹部33、インク供給孔35、および電極取り出し部44になる部分33a、35a、44aを開口する。そして、開口後にレジストを剥離する。 (F) Then, a resist (not shown) is coated on the surface of the TEOS oxide film 301, the resist is patterned by photolithography, and the TEOS oxide film 301 is etched, as shown in FIG. In addition, portions 33 a, 35 a, 44 a that become the first concave portion 33, the ink supply hole 35, and the electrode extraction portion 44 of the discharge chamber 31 are opened. Then, the resist is peeled off after the opening.

(g)次に、図7(g)に示すように、この陽極接合済みの基材を水酸化カリウム水溶液でエッチングすることにより、薄板化されたキャビティ基材300に、吐出室31の第1の凹部33になる部分33aと、インク供給孔35となる貫通孔35aを形成する。このとき、電極取り出し部44になる部分44aは未だ貫通させず、基板厚さが薄くなる程度にとどめておく。また、TEOSエッチングマスク301の厚さも薄くなる。 (G) Next, as shown in FIG. 7G, the first substrate of the discharge chamber 31 is formed in the thinned cavity substrate 300 by etching the anodic bonded substrate with an aqueous potassium hydroxide solution. A portion 33 a that becomes the concave portion 33 and a through hole 35 a that becomes the ink supply hole 35 are formed. At this time, the portion 44a which becomes the electrode lead-out portion 44 is not penetrated yet, but is kept to the extent that the substrate thickness is reduced. Further, the thickness of the TEOS etching mask 301 is also reduced.

なお、このエッチング工程では、最初は、濃度35wt%の水酸化カリウム水溶液を用いて、キャビティ基材300の残りの厚さが例えば5μmになるまでエッチングを行い、ついで、濃度3wt%の水酸化カリウム水溶液に切り替えてエッチングを行う。これにより、エッチングストップが十分に働くため、振動板32になる部分32aの面荒れを防ぎ、かつその厚さを0.80±0.05μmと、高精度の厚さに形成することができる。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。
そして、エッチング後、レジストを剥離する。
In this etching step, first, etching is performed using a 35 wt% potassium hydroxide aqueous solution until the remaining thickness of the cavity substrate 300 becomes, for example, 5 μm, and then 3 wt% potassium hydroxide. Etching is performed by switching to an aqueous solution. As a result, the etching stop sufficiently works, so that the surface 32a of the portion 32a that becomes the vibration plate 32 can be prevented from being rough and the thickness thereof can be formed to a high precision thickness of 0.80 ± 0.05 μm. Etching stop is defined as a state in which bubbles generated from the etching surface are stopped, and in actual wet etching, it is determined that the etching is stopped when the generation of bubbles is stopped.
Then, after etching, the resist is peeled off.

(h)キャビティ基材300のエッチングが終了した後に、図7(h)に示すように、フッ酸水溶液でエッチングすることにより、キャビティ基材300の上面に形成されているTEOS酸化膜301を除去する。 (H) After the etching of the cavity base material 300 is finished, as shown in FIG. 7 (h), the TEOS oxide film 301 formed on the upper surface of the cavity base material 300 is removed by etching with a hydrofluoric acid aqueous solution. To do.

(i)次に、キャビティ基材300の第1の凹部33になる部分33aの表面に、図8(i)に示すように、プラズマCVDによりTEOS膜からなるインク保護膜37を、厚さ0.1μmで形成する。 (I) Next, as shown in FIG. 8 (i), an ink protective film 37 made of a TEOS film is formed on the surface of the portion 33a to be the first concave portion 33 of the cavity base 300 by a thickness of 0 by plasma CVD. Formed at 1 μm.

(j)その後、図8(j)に示すように、RIE(Reactive Ion Etching)等によって電極取り出し部44になる部分44aを開口する。また、振動板32と個別電極41の間のエアギャップGの開放端部を、エポキシ樹脂等の封止材43で気密に封止する。また、Pt(白金)等の金属電極からなる共通電極36が、スパッタにより、キャビティ基材300の表面の端部に形成される。
以上により、電極基板4に接合した状態のキャビティ基材300からキャビティ基板3が作製される。
(J) Thereafter, as shown in FIG. 8 (j), a portion 44a that becomes the electrode extraction portion 44 is opened by RIE (Reactive Ion Etching) or the like. The open end of the air gap G between the diaphragm 32 and the individual electrode 41 is hermetically sealed with a sealing material 43 such as an epoxy resin. Further, a common electrode 36 made of a metal electrode such as Pt (platinum) is formed at the end of the surface of the cavity base material 300 by sputtering.
As described above, the cavity substrate 3 is manufactured from the cavity base material 300 bonded to the electrode substrate 4.

(k)そして、図9(k)に示すように、このキャビティ基板3に、前述のようにノズル連通孔21、供給口22、リザーバ凹部23a、ダイアフラム部100等が作製されたリザーバ基板2を接着剤により接着する。 (K) Then, as shown in FIG. 9 (k), the reservoir substrate 2 on which the nozzle communication hole 21, the supply port 22, the reservoir recess 23a, the diaphragm portion 100 and the like are formed on the cavity substrate 3 as described above. Adhere with an adhesive.

(l)最後に、図9(l)に示すように、予めノズル孔11が形成されたノズル基板1を、リザーバ基板2上に接着剤により接着する。
(m)そして、図9(m)に示すように、ダイシングにより個々のヘッドに分離すれば、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。
(L) Finally, as shown in FIG. 9 (l), the nozzle substrate 1 in which the nozzle holes 11 are formed in advance is bonded onto the reservoir substrate 2 with an adhesive.
(M) Then, as shown in FIG. 9 (m), if the individual heads are separated by dicing, the main body of the inkjet head 10 shown in FIG. 2 is produced.

以上のように、実施の形態1に係るインクジェットヘッドの製造方法によれば、ダイアフラム部100の樹脂薄膜111を成膜より形成し、樹脂薄膜111にはパリレンを用いるようにしたので、ダイアフラム部100をウエハーに一括で形成でき、かつ半導体プロセスによるので位置合せ精度や形状精度が向上すると共に、形状に依存しない良好な被覆性を有し、耐熱性、耐薬品性及び耐透湿性が高い樹脂薄膜を構成することができる。   As described above, according to the method of manufacturing the inkjet head according to the first embodiment, the resin thin film 111 of the diaphragm unit 100 is formed by film formation, and parylene is used for the resin thin film 111. Can be formed in a batch on a wafer, and because of the semiconductor process, the alignment accuracy and shape accuracy are improved, and the resin thin film has good heat resistance, chemical resistance, and moisture permeability resistance with good coverage independent of the shape Can be configured.

実施の形態2.
図10は本発明の実施の形態2に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図、図11は図10に示したインクジェットヘッドの組立状態を示す縦断面図である。なお、実施の形態1と同一部分には同じ符号を付し説明を省略する。
実施の形態1に係るインクジェットヘッド10では、断面ほぼコ字状に成膜された樹脂薄膜111によってダイアフラム部100を構成したが、本実施の形態2では、平面状に貼り付けた樹脂薄膜111によってダイアフラム部100を構成したものである。
Embodiment 2. FIG.
10 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the ink jet head according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing an assembled state of the ink jet head shown in FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as Embodiment 1, and description is abbreviate | omitted.
In the inkjet head 10 according to the first embodiment, the diaphragm portion 100 is configured by the resin thin film 111 having a substantially U-shaped cross section. However, in the second embodiment, the resin thin film 111 attached in a planar shape is used. The diaphragm unit 100 is configured.

図10、図11に示すように、リザーバ基板2のリザーバ凹部23a(リザーバ23)は、ノズル基板1との接合面(N面)側に拡径して開かれた断面ほぼ逆台形状となっている。そして、キャビティ基板3との接合面(C面)側に位置するリザーバ凹部23aの底壁23bには、底壁23bの表面よりC面に至るまで貫通し、C面側をキャビテイ基板3によって蓋をされた空間部110が形成されている。そして、この空間部110のN面側に樹脂薄膜111を取り付けることで、圧力変動緩衝部であるダイアフラム部100を形成してある。   As shown in FIGS. 10 and 11, the reservoir recess 23 a (reservoir 23) of the reservoir substrate 2 has a substantially inverted trapezoidal cross section opened by expanding the diameter toward the bonding surface (N surface) side with the nozzle substrate 1. ing. The bottom surface 23b of the reservoir recess 23a located on the joint surface (C surface) side with the cavity substrate 3 penetrates from the surface of the bottom wall 23b to the C surface, and the C surface side is covered by the cavity substrate 3 A space portion 110 is formed. And the diaphragm part 100 which is a pressure fluctuation buffer part is formed by attaching the resin thin film 111 to the N surface side of this space part 110.

この場合、ダイアフラム部100は、リザーバ23の底壁23bをN面側より平面状の樹脂薄膜111によって覆い、空間部110のN面側を閉じるようにしたものである。こうして、この樹脂薄膜111とキャビテイ基板3とによって空間部110を形成し、この空間部110によって樹脂薄膜111のたわみが許容される。
なお、この樹脂薄膜111は、リザーバ基板2の製造工程の最後に平面状の樹脂薄膜111を貼り付けることによって形成されるもので、例えばポリフェニレンサルファイド(PPS)を用いて形成される。
In this case, the diaphragm portion 100 is configured such that the bottom wall 23b of the reservoir 23 is covered with a planar resin thin film 111 from the N surface side and the N surface side of the space portion 110 is closed. Thus, the space 110 is formed by the resin thin film 111 and the cavity substrate 3, and the deflection of the resin thin film 111 is allowed by the space 110.
The resin thin film 111 is formed by attaching a planar resin thin film 111 at the end of the manufacturing process of the reservoir substrate 2, and is formed using, for example, polyphenylene sulfide (PPS).

なお、本実施の形態2では、リザーバ基板2以外の、ノズル基板1、キャビティ基板3および電極基板4は、実施の形態1と同じ構成であるので説明は省略する。   In the second embodiment, since the nozzle substrate 1, the cavity substrate 3, and the electrode substrate 4 other than the reservoir substrate 2 have the same configuration as that of the first embodiment, description thereof is omitted.

上記のように構成したインクジェットヘッド10は、駆動時において、ダイアフラム部100の樹脂薄膜111が大きな面積を有して上下方向に振動するので、実施の形態1と同様の効果があり、樹脂薄膜111を備えたダイアフラム部100により、ノズル11間の圧力干渉を防止することができる。また、ダイアフラム部100のC面側はキャビティ基板3によって蓋がされ、外部に露出していないので、薄膜部111を備えたダイアフラム部100を外力から確実に保護することができ、かつ保護カバー等特別な保護部材を全く必要としない。そのため、インクジェットヘッド10の小型化、およびコスト低減が可能となる。   The ink jet head 10 configured as described above has the same effect as that of the first embodiment because the resin thin film 111 of the diaphragm unit 100 has a large area and vibrates in the vertical direction during driving. By the diaphragm part 100 provided with, the pressure interference between the nozzles 11 can be prevented. Further, since the C surface side of the diaphragm portion 100 is covered with the cavity substrate 3 and is not exposed to the outside, the diaphragm portion 100 including the thin film portion 111 can be reliably protected from external force, and a protective cover, etc. No special protection member is required. As a result, the inkjet head 10 can be reduced in size and cost.

次に、インクジェットヘッド10の製造のために使用するリザーバ基板2の製造方法を、図12、図13、図14を用いて説明する。
(a)まず、図12(a)に示すように、面方位(100)、厚さ180μmのシリコン材よりなるキャビティ基材200を用意し、このキャビティ基材200の外面に熱酸化膜201を形成する。
(b)次に、図12(b)に示すように、フォトリソグラフィー法により、キャビテイ基板3と接合する側の面(C面)に、それぞれノズル連通穴21、第2の凹部28、供給口22、ダイアフラム部100、インク供給穴27になる部分21a、28a、22a、100a、27aをパターニングする。このとき、C面における各部分21a、28a、100a、27aの熱酸化膜201の残し膜厚が、次の関係になるようにエッチングする。
ノズル連通穴になる部分21a=0<供給口22になる部分22a=インク供給穴27になる部分27a=ダイアフラム部になる部分100a<第2の凹部28になる部分28a
Next, a method for manufacturing the reservoir substrate 2 used for manufacturing the inkjet head 10 will be described with reference to FIGS. 12, 13, and 14.
(A) First, as shown in FIG. 12A, a cavity base material 200 made of a silicon material having a plane orientation (100) and a thickness of 180 μm is prepared, and a thermal oxide film 201 is formed on the outer surface of the cavity base material 200. Form.
(B) Next, as shown in FIG. 12B, the nozzle communication hole 21, the second recess 28, and the supply port are respectively formed on the surface (C surface) on the side to be joined to the cavity substrate 3 by photolithography. 22, the diaphragm portion 100 and the portions 21a, 28a, 22a, 100a, 27a to be the ink supply holes 27 are patterned. At this time, the etching is performed so that the remaining film thickness of the thermal oxide film 201 in each of the portions 21a, 28a, 100a, and 27a on the C plane has the following relationship.
Nozzle communication hole portion 21a = 0 <supply port 22 portion 22a = ink supply hole 27 portion 27a = diaphragm portion 100a <second recess 28 portion 28a

(c)次に、図12(c)に示すように、C面のノズル連通穴21になる部分21aを、ICPで150μm程、ドライエッチングする。
(d)次に、図12(d)に示すように、熱酸化膜201を適量エッチングして、供給口22になる部分22a、インク供給穴27になる部分27aおよびダイアフラム100になる部分100aを開口させ、そののち、ICPで15μm程、ドライエッチングする。
(C) Next, as shown in FIG. 12C, the portion 21a which becomes the nozzle communication hole 21 on the C surface is dry-etched by ICP by about 150 μm.
(D) Next, as shown in FIG. 12D, the thermal oxide film 201 is etched by an appropriate amount so that a portion 22a that becomes the supply port 22, a portion 27a that becomes the ink supply hole 27, and a portion 100a that becomes the diaphragm 100 are obtained. After opening, dry etching is performed by ICP to about 15 μm.

(e)次に、図13(e)に示すように、熱酸化膜201を適量エッチングして、第2の凹部28になる部分28aを開口させ、そののちICPで25μm程、ドライエッチングする。この際、ノズル連通穴21になる部分21aもドライエッチングされて、N面にまで貫通する。
(f)熱酸化膜201を除去した後に、図13(f)に示すように、再度、熱酸化膜201を形成し、ノズル基板1と接合する側の面(N面)に、リザーバ凹部23aになる部分230をフォトリソグラフィー法で開口する。
(g)次に、図13(g)に示すように、KOHでリザーバ凹部23aになる部分230を150μm程ウエットエッチングする。
(h)次に、熱酸化膜201を剥離し、その後、図13(h)に示すように、再度ドライ酸化でインク保護膜201を形成する。このとき、インク供給穴27になる部分27aのシリコン塊は抜け落ちる。
(E) Next, as shown in FIG. 13E, the thermal oxide film 201 is etched by an appropriate amount to open the portion 28a to be the second recess 28, and then dry etched by ICP to about 25 μm. At this time, the portion 21a that becomes the nozzle communication hole 21 is also dry-etched and penetrates to the N plane.
(F) After removing the thermal oxide film 201, as shown in FIG. 13F, the thermal oxide film 201 is formed again, and the reservoir recess 23a is formed on the surface (N surface) on the side to be bonded to the nozzle substrate 1. A portion 230 to be formed is opened by a photolithography method.
(G) Next, as shown in FIG. 13G, the portion 230 that becomes the reservoir recess 23a is wet-etched with KOH by about 150 μm.
(H) Next, the thermal oxide film 201 is peeled off, and then the ink protective film 201 is formed again by dry oxidation as shown in FIG. At this time, the silicon lump of the portion 27a that becomes the ink supply hole 27 falls off.

(i)次に、図14(i)に示すリザーバ基板2に、ポリフェニレンサルファイド(PPS)フィルムをアライメントして、リザーバ凹部23aになる部分230の底壁23bにN面側より樹脂薄膜111として貼り付ける。こうして、樹脂薄膜111は、リザーバ基材200の組立工程の最終段階に形成される。
以上により、図14(i)に示すように、リザーバ基板2の各部が形成される。
そして、上記のように作製されたリザーバ基板2を用いて、実施の形態1の図6乃至図9で説明したようにすれば、インクジェットヘッド10を製造することができる。
(I) Next, a polyphenylene sulfide (PPS) film is aligned with the reservoir substrate 2 shown in FIG. 14 (i), and the resin thin film 111 is applied to the bottom wall 23b of the portion 230 that becomes the reservoir recess 23a from the N surface side. wear. Thus, the resin thin film 111 is formed at the final stage of the assembly process of the reservoir substrate 200.
In this way, each part of the reservoir substrate 2 is formed as shown in FIG.
If the reservoir substrate 2 manufactured as described above is used as described with reference to FIGS. 6 to 9 of the first embodiment, the inkjet head 10 can be manufactured.

以上のように、本実施の形態2に係るインクジェットヘッドの製造方法によれば、ダイアフラム部100の樹脂薄膜111をリザーバ基板2形成の最終工程において貼り付け、樹脂薄膜111にはポリフェニレンサルファイド(PPS)を用いるようにしたので、リザーバ基板2形成工程のなかで必要となる耐熱性や耐薬品性を考慮する必要がなく、樹脂材料選択の自由度が向上するとともに、耐薬品性、耐透湿性に優れた樹脂薄膜を形成できる。   As described above, according to the method of manufacturing the ink jet head according to the second embodiment, the resin thin film 111 of the diaphragm portion 100 is pasted in the final process of forming the reservoir substrate 2, and polyphenylene sulfide (PPS) is applied to the resin thin film 111. Since it is used, there is no need to consider the heat resistance and chemical resistance required in the process of forming the reservoir substrate 2, and the degree of freedom in selecting the resin material is improved, and the chemical resistance and moisture permeability are improved. An excellent resin thin film can be formed.

実施の形態3.
図15は本発明の実施の形態3に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図、図16は図15に示したインクジェットヘッドの組立状態を示す縦断面図である。なお、実施の形態1と同一部分には同じ符号を付し説明を省略する。
実施の形態3に係るインクジェットヘッド10は、リザーバ基板2に設けたダイアフラム部100を、実施の形態1、2とは逆に、ノズル基板1との接合面側(N面側)に設けたものである。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 15 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the ink jet head according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 16 is a longitudinal sectional view showing an assembled state of the ink jet head shown in FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as Embodiment 1, and description is abbreviate | omitted.
In the inkjet head 10 according to the third embodiment, the diaphragm portion 100 provided on the reservoir substrate 2 is provided on the bonding surface side (N surface side) with the nozzle substrate 1, contrary to the first and second embodiments. It is.

本実施の形態3では、リザーバ基板2以外のノズル基板1、キャビティ基板3および電極基板4は、実施の形態1と同じ構成である。リザーバ基板2には、ノズル基板1のノズル孔11に連通する円筒状のノズル連通孔21が同様に形成されている。また、各吐出室31の一部を構成する第2の凹部28と、リザーバ23となるリザーバ凹部23aとは、細溝状の供給口220で連通している。また、キャビティ基板3に設けられたインク供給孔35は、リザーバ凹部23aの開口面に開口している。   In the third embodiment, the nozzle substrate 1, the cavity substrate 3 and the electrode substrate 4 other than the reservoir substrate 2 have the same configuration as in the first embodiment. A cylindrical nozzle communication hole 21 communicating with the nozzle hole 11 of the nozzle substrate 1 is similarly formed in the reservoir substrate 2. Further, the second recess 28 constituting a part of each discharge chamber 31 and the reservoir recess 23 a serving as the reservoir 23 are communicated with each other through a narrow groove-like supply port 220. Further, the ink supply hole 35 provided in the cavity substrate 3 opens in the opening surface of the reservoir recess 23a.

リザーバ基板2のリザーバ凹部23aは、キャビテイ基板3との接合面(C面)側に拡径して開かれた断面ほぼ台形状となっている。そしてリザーバ凹部23aの上部(N面側)には、N面側に拡径して開口する断面逆台形状の空間部110が形成されている。そして、この空間部110に樹脂薄膜111を形成して、圧力変動緩衝部であるダイアフラム部100を構成してある。   The reservoir recess 23a of the reservoir substrate 2 has a substantially trapezoidal cross section that is opened by expanding the diameter toward the joint surface (C surface) side with the cavity substrate 3. A space portion 110 having an inverted trapezoidal cross section is formed in the upper portion (N surface side) of the reservoir recess 23a. And the resin thin film 111 is formed in this space part 110, and the diaphragm part 100 which is a pressure fluctuation buffer part is comprised.

この場合、樹脂薄膜111の側面111aは空間部110に当接し、リザーバ23側にはたわみ面111cが設けられて、これらの側面111aとたわみ面111cによって一体化した樹脂薄膜111を形成している。こうして樹脂薄膜111とノズル基板1とによって空間部110を形成し、この空間部110によって樹脂薄膜111のたわみが許容される。
なお、この樹脂薄膜111はリザーバ基板2の製造過程で成膜によって形成されるもので、例えばパリレンを用いて形成される。
In this case, the side surface 111a of the resin thin film 111 is in contact with the space 110, and a flexible surface 111c is provided on the reservoir 23 side to form an integrated resin thin film 111 by the side surface 111a and the flexible surface 111c. . Thus, the resin thin film 111 and the nozzle substrate 1 form a space 110, and the resin 110 is allowed to bend by the space 110.
The resin thin film 111 is formed by film formation in the manufacturing process of the reservoir substrate 2, and is formed by using, for example, parylene.

本実施の形態3に係るインクジェットヘッド10は、その駆動時において、リザーバ23のN面側に設けられたダイアフラム部100の樹脂薄膜111が大きな面積を有して上下方向に振動するので、実施の形態1と同様の効果があり、ノズル11間の圧力干渉を防止することができる。
また、ダイアフラム部100のN面側はノズル基板1によって蓋がされ、外部に露出していないので、薄膜部111を備えたダイアフラム部100を外力から確実に保護することができ、かつ保護カバー等特別な保護部材を全く必要としない。そのため、インクジェットヘッド10の小型化、およびコスト低減が可能となる。
When the inkjet head 10 according to the third embodiment is driven, the resin thin film 111 of the diaphragm portion 100 provided on the N surface side of the reservoir 23 has a large area and vibrates in the vertical direction. There is an effect similar to that of Embodiment 1, and pressure interference between the nozzles 11 can be prevented.
Moreover, since the N surface side of the diaphragm part 100 is covered with the nozzle substrate 1 and is not exposed to the outside, the diaphragm part 100 including the thin film part 111 can be reliably protected from external force, and a protective cover, etc. No special protection member is required. As a result, the inkjet head 10 can be reduced in size and cost.

次に、実施の形態3に係るインクジェットヘッドの製造のために使用するリザーバ基板の製造方法を、図17、図18を用いて説明する。
(a)まず、図17(a)に示すように、面方位(100)、厚さ180μmのシリコン材よりなるキャビテイ基材200を用意し、このキャビテイ基材200の外面に熱酸化膜201を形成する。
(b)次に、図17(b)に示すように、フォトリソグラフィー法により、C面にノズル連通穴21になる部分21aを開口する。
(c)次に、図17(c)に示すように、C面のノズル連通穴21になる部分21aを、ICPで貫通するまでドライエッチングする。
Next, a method for manufacturing a reservoir substrate used for manufacturing the ink jet head according to the third embodiment will be described with reference to FIGS.
(A) First, as shown in FIG. 17A, a cavity base 200 made of a silicon material having a plane orientation (100) and a thickness of 180 μm is prepared, and a thermal oxide film 201 is formed on the outer surface of the cavity base 200. Form.
(B) Next, as shown in FIG. 17B, a portion 21a that becomes the nozzle communication hole 21 is opened on the C surface by photolithography.
(C) Next, as shown in FIG. 17C, dry etching is performed until the portion 21a that becomes the nozzle communication hole 21 on the C surface is penetrated by ICP.

(d)次に、熱酸化膜201を剥離し、その後、図17(d)に示すように、再度、熱酸化膜201を形成する。そして、C面にそれぞれリザーバ凹部23aと供給口22と第2の凹部28とになる部分230、22a、28aを、N面にダイアフラム部100になる部分100aをパターンニングする。ただし、エッチング深さに応じて、パターン幅が次の関係になるようにする。
リザーバ凹部23aになる部分230>第2の凹部になる部分28a>供給口になる部分22a
(D) Next, the thermal oxide film 201 is peeled off, and then the thermal oxide film 201 is formed again as shown in FIG. Then, the portions 230, 22a, and 28a that become the reservoir recess 23a, the supply port 22, and the second recess 28 are patterned on the C surface, and the portion 100a that becomes the diaphragm portion 100 is patterned on the N surface. However, the pattern width is set to have the following relationship according to the etching depth.
The portion 230 that becomes the reservoir recess 23a> the portion 28a that becomes the second recess> the portion 22a that becomes the supply port

(e)次に、図18(e)に示すように、KOHによるウエットエッチングで、C面及びN面を20μmエッチングする。
(f)次に、図18(f)に示すように、樹脂薄膜111になる部分にパリレンを蒸着する。この場合、樹脂薄膜111になる部分のみを開口したマスクを被せ、それ以外の部分には蒸着されないようにする。
こうして、樹脂薄膜111は、リザーバ基板2の製造過程において成膜によって形成される。
(E) Next, as shown in FIG. 18E, the C plane and the N plane are etched by 20 μm by wet etching with KOH.
(F) Next, as shown in FIG. 18 (f), parylene is vapor-deposited on the portion to become the resin thin film 111. In this case, a mask having an opening only on the portion that becomes the resin thin film 111 is covered, and the other portions are not deposited.
Thus, the resin thin film 111 is formed by film formation in the manufacturing process of the reservoir substrate 2.

(g)次に、図18(g)に示すように、さらなるKOHによるウエットエッチングで、リザーバ凹部23aと供給口22と第2の凹部28になる部分230、22a、28aを形成する。その際、リザーバ凹部23aになる部分230は、樹脂薄膜111のたわみ面になる部分111cによって、すなわちパリレンの蒸着層によってエッチングストップがかかる。一方、第2の凹部28になる部分28aと供給口になる部分22aは、開口幅に応じた深さでエッチングがストップする。この場合、各部の深さは次の関係になるようにする。
リザーバ凹部23aになる部分230>第2の凹部になる部分28a>供給口になる部分22a
(h)次に、熱酸化膜201を剥離し、その後、高濃度オゾン水浸漬でインク保護膜となる酸化膜を形成する。
以上により、図18(h)に示すように、リザーバ基板2が作製される。
(G) Next, as shown in FIG. 18 (g), the reservoir recess 23a, the supply port 22, and the portions 230, 22a, and 28a to be the second recess 28 are formed by wet etching with KOH. At that time, the portion 230 that becomes the reservoir recess 23a is subjected to etching stop by the portion 111c that becomes the flexible surface of the resin thin film 111, that is, by the vapor deposition layer of parylene. On the other hand, the etching of the portion 28a that becomes the second recess 28 and the portion 22a that becomes the supply port stops at a depth corresponding to the opening width. In this case, the depth of each part is set as follows.
The portion 230 that becomes the reservoir recess 23a> the portion 28a that becomes the second recess> the portion 22a that becomes the supply port
(H) Next, the thermal oxide film 201 is peeled off, and then an oxide film that becomes an ink protective film is formed by immersion in high-concentration ozone water.
Thus, the reservoir substrate 2 is manufactured as shown in FIG.

そして、上記のように作製されたリザーバ基板2を用いて、実施の形態1の図6乃至図9で説明したように製造すれば、実施の形態3に係るインクジェットヘッド10を製造することができる。   If the reservoir substrate 2 manufactured as described above is manufactured as described with reference to FIGS. 6 to 9 of the first embodiment, the inkjet head 10 according to the third embodiment can be manufactured. .

実施の形態3に係るインクジェットヘッド10の製造方法によれば、ダイアフラム部100の樹脂薄膜111を成膜より形成し、樹脂薄膜111にはパリレンを用いるようにしたので、ダイアフラム部100をウエハーに一括して形成でき、かつ半導体プロセスによるので位置合せ精度や形状精度が向上すると共に、形状に依存しない良好な被覆性を有し、耐熱性、耐薬品性及び耐透湿性が高い樹脂薄膜を構成することができる。   According to the method for manufacturing the inkjet head 10 according to the third embodiment, the resin thin film 111 of the diaphragm portion 100 is formed by film formation, and parylene is used for the resin thin film 111. Therefore, the diaphragm portion 100 is collectively applied to the wafer. It is possible to form a resin thin film with high accuracy of heat resistance, chemical resistance, and moisture permeability. be able to.

実施の形態4
図19は本発明の実施の形態4に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図、図20は図19に示したインクジェットヘッドの組立状態を示す縦断面図である。なお、実施の形態1と同一部分には同じ符号を付し説明を省略する。
実施形態3に係るインクジェットヘッド10では、成膜された樹脂薄膜111によってダイアフラム部100を構成したが、本実施の形態4では、平面状に貼り付けた樹脂薄膜111によってダイアフラム部100を構成したものである。
Embodiment 4
19 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the inkjet head according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 20 is a longitudinal sectional view showing an assembled state of the inkjet head shown in FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as Embodiment 1, and description is abbreviate | omitted.
In the inkjet head 10 according to the third embodiment, the diaphragm portion 100 is configured by the formed resin thin film 111. However, in the fourth embodiment, the diaphragm portion 100 is configured by the resin thin film 111 attached in a planar shape. It is.

図19、図20に示すように、リザーバ基板2のリザーバ凹部23aは、キャビテイ基板3との接合面(C面)側に拡径して開かれた断面ほぼ逆台形状となっている。そしてリザーバ凹部23aの上部(N面側)には、N面側に拡径して開口する断面台形状の空間部110が形成されている。そして、この空間部110のリザーバ23側に樹脂薄膜111を取り付けて、圧力変動緩衝部であるダイアフラム部100を形成する。   As shown in FIG. 19 and FIG. 20, the reservoir recess 23 a of the reservoir substrate 2 has a substantially inverted trapezoidal cross section opened by expanding the diameter toward the bonding surface (C surface) side with the cavity substrate 3. In the upper part (N surface side) of the reservoir recess 23a, there is formed a trapezoidal space portion 110 whose diameter is increased and opened to the N surface side. And the resin thin film 111 is attached to the reservoir 23 side of this space part 110, and the diaphragm part 100 which is a pressure fluctuation buffer part is formed.

この場合、ダイアフラム部100は、リザーバ23の上壁の空間部110のC面側を平面状の樹脂薄膜111によって覆い、空間部110のN面側を閉じるようにしたものである。そして、空間部110周縁の底壁120に樹脂薄膜111の縁部を支持させて貼り付け、圧力変動緩衝部であるダイアフラム部100を形成する。こうして、樹脂薄膜111とノズル基板1とによって空間部110を形成し、この空間部110によって樹脂薄膜111のたわみが許容される。
なお、この樹脂薄膜111は、リザーバ基板2の製造工程の最後に平面状の樹脂薄膜111を貼り付けることによって形成されるもので、例えばポリフェニレンサルファイド(PPS)を用いて形成される。
In this case, the diaphragm portion 100 is configured such that the C surface side of the space portion 110 on the upper wall of the reservoir 23 is covered with a planar resin thin film 111 and the N surface side of the space portion 110 is closed. And the edge part of the resin thin film 111 is supported and affixed on the bottom wall 120 of the periphery of the space part 110, and the diaphragm part 100 which is a pressure fluctuation buffer part is formed. Thus, the space 110 is formed by the resin thin film 111 and the nozzle substrate 1, and the deflection of the resin thin film 111 is allowed by the space 110.
The resin thin film 111 is formed by attaching a planar resin thin film 111 at the end of the manufacturing process of the reservoir substrate 2, and is formed using, for example, polyphenylene sulfide (PPS).

なお、本実施の形態4では、リザーバ基板2以外の、ノズル基板1、キャビティ基板3および電極基板4は、実施の形態1と同じ構成であるので説明は省略する。   In the fourth embodiment, since the nozzle substrate 1, the cavity substrate 3, and the electrode substrate 4 other than the reservoir substrate 2 have the same configuration as that of the first embodiment, description thereof is omitted.

上記のように構成されたインクジェットヘッド10は、駆動時において、ダイアフラム部100の樹脂薄膜111が大きな面積を有して上下方向に振動するので、実施の形態1と同様の効果があり、樹脂薄膜111を備えたダイアフラム部100によりノズル11間の圧力干渉を防止することができる。ダイアフラム部100のN面側はノズル基板1によって蓋がされ、外部に露出していないので、樹脂薄膜111を備えたダイアフラム部100を外力から確実に保護することができ、かつ保護カバー等特別な保護部材を全く必要としない。そのため、インクジェットヘッド10の小型化、およびコスト低減が可能となる。   The inkjet head 10 configured as described above has the same effect as that of the first embodiment because the resin thin film 111 of the diaphragm unit 100 has a large area and vibrates in the vertical direction when driven. The diaphragm part 100 provided with 111 can prevent pressure interference between the nozzles 11. Since the N surface side of the diaphragm portion 100 is covered with the nozzle substrate 1 and is not exposed to the outside, the diaphragm portion 100 including the resin thin film 111 can be reliably protected from external force, and a special cover such as a protective cover can be used. No protective member is required. As a result, the inkjet head 10 can be reduced in size and cost.

次に、インクジェットヘッド10の製造のために使用するリザーバ基板2の製造方法を、図21、図22、図23を用いて説明する。
(a)まず、図21(a)に示すように、面方位(100)、厚さ180μmのシリコン材よりなるキャビテイ基材200を用意し、このキャビテイ基材200の外面に熱酸化膜201を形成する。
(b)次に、図21(b)に示すように、フォトリソグラフィー法により、C面にノズル連通穴21になる部分21aを開口する。
(c)次に、図21(c)に示すように、C面のノズル連通穴21になる部分21aを、ICPで貫通するまでドライエッチングする。
Next, a method for manufacturing the reservoir substrate 2 used for manufacturing the inkjet head 10 will be described with reference to FIGS. 21, 22, and 23.
(A) First, as shown in FIG. 21A, a cavity base 200 made of a silicon material having a plane orientation (100) and a thickness of 180 μm is prepared, and a thermal oxide film 201 is formed on the outer surface of the cavity base 200. Form.
(B) Next, as shown in FIG. 21 (b), a portion 21a that becomes the nozzle communication hole 21 is opened on the C surface by photolithography.
(C) Next, as shown in FIG. 21 (c), dry etching is performed until the portion 21a that becomes the nozzle communication hole 21 on the C surface is penetrated by ICP.

(d)熱酸化膜201を剥離後に、再度、熱酸化膜201を形成し、図21(d)に示すように、C面にリザーバ凹部23aと供給口22と第2の凹部28になる部分230、22a、28aを、N面にダイアフラム100になる部分100aをパターンニングする。この場合、酸化膜201の残し厚みは、それぞれリザーバ凹部23aと供給口22と第2の凹部28になる部分230、22a、28aで0μmとし、ダイアフラム部100になる部分100aで適量残す。ただし、エッチング深さに応じて、パターン幅が次の関係になるようにする。
リザーバ凹部23aになる部分230>第2の凹部28になる部分28a>供給口22になる部分22a
(D) After the thermal oxide film 201 is peeled off, the thermal oxide film 201 is formed again, and as shown in FIG. 21 (d), a portion that becomes the reservoir recess 23a, the supply port 22, and the second recess 28 on the C surface. 230, 22a, and 28a are patterned on the N surface of the portion 100a that becomes the diaphragm 100. In this case, the remaining thickness of the oxide film 201 is set to 0 μm at the portions 230, 22a, and 28a that become the reservoir recess 23a, the supply port 22, and the second recess 28, respectively, and an appropriate amount is left at the portion 100a that becomes the diaphragm portion 100. However, the pattern width is set to have the following relationship according to the etching depth.
The portion 230 that becomes the reservoir recess 23a> the portion 28a that becomes the second recess 28> the portion 22a that becomes the supply port 22

(e)次に、図22(e)に示すように、C面をKOHで140μmウエットエッチングし、それぞれリザーバ凹部23aと供給口22と第2の凹部28になる部分230、22a、28bを形成する。その際、第2の凹部28と供給口22になる部分28a、22aは、開口幅に応じた深さでエッチングがストップする。各部の深さは次の関係になる。
リザーバ凹部23aになる部分230>第2の凹部28になる部分28a>供給口22になる部分22a
(E) Next, as shown in FIG. 22 (e), the surface C is wet-etched with KOH by 140 μm to form the reservoir recess 23a, the supply port 22, and the portions 230, 22a, and 28b that become the second recess 28, respectively. To do. At this time, the etching of the portions 28a and 22a that become the second recess 28 and the supply port 22 is stopped at a depth corresponding to the opening width. The depth of each part has the following relationship.
The portion 230 that becomes the reservoir recess 23a> the portion 28a that becomes the second recess 28> the portion 22a that becomes the supply port 22

(f)次に、図22(f)に示すように、酸化膜201を適量除去し、N面のダイアフラム部100になる部分100aを開口する。
(g)次に、図22(g)に示すように、さらなるKOHによるウエットエッチングで、C面およびN面からリザーバ凹部23aになる部分230、及びダイアフラム部100になる部分100aを貫通させる。その際、それぞれ第2の凹部28と供給口22になる部分28a、22aはエッチングが進行しない。各部の深さは次の関係になる。
リザーバ凹部23aになる部分23a>第2の凹部28になる部分28a>供給口22になる部分22a
(F) Next, as shown in FIG. 22F, an appropriate amount of the oxide film 201 is removed, and a portion 100a that becomes the diaphragm portion 100 of the N plane is opened.
(G) Next, as shown in FIG. 22G, the portion 230 that becomes the reservoir recess 23a and the portion 100a that becomes the diaphragm portion 100 are penetrated from the C-plane and N-plane by wet etching with KOH. At this time, the etching does not proceed in the portions 28a and 22a that become the second recess 28 and the supply port 22, respectively. The depth of each part has the following relationship.
Portion 23a that becomes reservoir recess 23a> portion 28a that becomes second recess 28> portion 22a that becomes supply port 22

(h)熱酸化膜201を剥離し、その後に、図22(h)に示すように、ドライ酸化でインク保護膜となる酸化膜201を形成する。
(i)次に、図23(i)に示すように、ポリフェニレンサルファイド(PPS)フィルムをアライメントして、ダイアフラム部100になる部分100aの底壁120にN面側より貼り付ける。こうして、樹脂薄膜111は、リザーバ基材200の組立工程の最終段階に形成される。
以上により、リザーバ基板2の各部が形成される。
(H) The thermal oxide film 201 is peeled off, and then, as shown in FIG. 22 (h), an oxide film 201 serving as an ink protective film is formed by dry oxidation.
(I) Next, as shown in FIG. 23 (i), a polyphenylene sulfide (PPS) film is aligned and affixed to the bottom wall 120 of the portion 100 a to be the diaphragm portion 100 from the N surface side. Thus, the resin thin film 111 is formed at the final stage of the assembly process of the reservoir substrate 200.
Thus, each part of the reservoir substrate 2 is formed.

そして、上記のように作製されたリザーバ基板2を用いて、実施の形態1の図6乃至図9で説明したように製造すれば、実施の形態4に係るインクジェットヘッド10を製造することができる。   If the reservoir substrate 2 manufactured as described above is manufactured as described in FIGS. 6 to 9 of the first embodiment, the inkjet head 10 according to the fourth embodiment can be manufactured. .

以上のように、実施の形態4に係るインクジェットヘッドの製造方法によれば、ダイアフラム部100の樹脂薄膜111をリザーバ基板2形成の最終工程において貼り付け、樹脂薄膜111にはポリフェニレンサルファイド(PPS)を用いるようにしたので、リザーバ基板2の形成工程のなかで必要となる耐熱性や耐薬品性を考慮する必要がなく、樹脂材料選択の自由度が向上するとともに、耐薬品性、耐透湿性に優れた樹脂薄膜111を形成できる。   As described above, according to the method of manufacturing the ink jet head according to the fourth embodiment, the resin thin film 111 of the diaphragm portion 100 is attached in the final process of forming the reservoir substrate 2, and polyphenylene sulfide (PPS) is applied to the resin thin film 111. Since it is used, it is not necessary to consider the heat resistance and chemical resistance required in the formation process of the reservoir substrate 2, and the degree of freedom in selecting a resin material is improved, and the chemical resistance and moisture permeability are improved. An excellent resin thin film 111 can be formed.

なお、樹脂薄膜111の変位可能な空間部110は、リザーバ基板2とキャビティ基板3あるいはノズル基板1との接合面の間に形成されていればよく、いずれか一方もしくは両方の基板にダイアフラム部100が形成されていればよい。   Note that the displaceable space 110 of the resin thin film 111 may be formed between the joint surfaces of the reservoir substrate 2 and the cavity substrate 3 or the nozzle substrate 1, and the diaphragm portion 100 is formed on one or both of the substrates. Should just be formed.

上記の実施形態1〜4では、静電駆動方式のインクジェットヘッドおよびその製造方法について述べたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものでなく、本発明の技術思想の範囲内で種々変更することができる。例えば、静電駆動方式以外の駆動方式によるインクジェットヘッドについても、本発明を適用することができる。圧電方式の場合は、電極基板に代えて、圧電素子を各吐出室の底部に接着すればよく、バブル方式の場合は各吐出室の内部に発熱素子を設ければよい。また、ノズル孔より吐出される液状材料を変更することにより、図22に示されるインクジェットプリンタのほか、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。   In the first to fourth embodiments described above, the electrostatic drive type inkjet head and the manufacturing method thereof have been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. Can be changed. For example, the present invention can be applied to an ink jet head using a driving method other than the electrostatic driving method. In the case of the piezoelectric method, a piezoelectric element may be bonded to the bottom of each discharge chamber instead of the electrode substrate, and in the case of the bubble method, a heating element may be provided inside each discharge chamber. Moreover, by changing the liquid material discharged from the nozzle holes, it can be used for manufacturing color filters for liquid crystal displays, forming light emitting portions of organic EL display devices, genetic testing, etc. in addition to the ink jet printer shown in FIG. It can be used as a droplet discharge device for various uses such as the production of a biomolecule solution microarray.

本発明の実施の形態1に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図。1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an inkjet head according to Embodiment 1 of the present invention. 図1のインクジェットヘッドの組立状態を示す断面図。Sectional drawing which shows the assembly state of the inkjet head of FIG. 実施の形態1に係るインクジェットヘッドの製造のために使用するリザーバ基板の製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process of the reservoir | reserver board | substrate used for manufacture of the inkjet head which concerns on Embodiment 1. FIG. 図3に続くリザーバ基板の製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process of the reservoir | reserver board | substrate following FIG. 図4に続くリザーバ基板の製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process of the reservoir substrate following FIG. 実施の形態1に係るインクジェットヘッドの製造方法を示す製造工程の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of the manufacturing process showing the method for manufacturing the ink jet head according to Embodiment 1. 図6に続く製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process following FIG. 図7に続く製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process following FIG. 図8に続く製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process following FIG. 本発明の実施の形態2に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図。FIG. 6 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an inkjet head according to Embodiment 2 of the present invention. 図10のインクジェットヘッドの組立状態を示す断面図。Sectional drawing which shows the assembly state of the inkjet head of FIG. 実施の形態2に係るインクジェットヘッドの製造のために使用するリザーバ基板の製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process of the reservoir | reserver board | substrate used for manufacture of the inkjet head which concerns on Embodiment 2. FIG. 図12に続くリザーバ基板の製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process of the reservoir | reserver board | substrate following FIG. 図13に続くリザーバ基板の製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process of the reservoir | reserver board | substrate following FIG. 本発明の実施の形態3に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図。FIG. 7 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an inkjet head according to Embodiment 3 of the present invention. 図15のインクジェットヘッドの組立状態を示す断面図。FIG. 16 is a cross-sectional view showing an assembled state of the inkjet head of FIG. 15. 実施の形態3に係るインクジェットヘッドの製造のために使用するリザーバ基板の製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process of the reservoir | reserver board | substrate used for manufacture of the inkjet head which concerns on Embodiment 3. FIG. 図17に続くリザーバ基板の製造工程の断面図。FIG. 18 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the reservoir substrate following FIG. 17. 本発明の実施の形態4に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図。FIG. 6 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an inkjet head according to Embodiment 4 of the present invention. 図19のインクジェットヘッドの組立状態を示す断面図。Sectional drawing which shows the assembly state of the inkjet head of FIG. 実施の形態4に係るインクジェットヘッドの製造のために使用するリザーバ基板の製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process of the reservoir | reserver board | substrate used for manufacture of the inkjet head which concerns on Embodiment 4. FIG. 図21に続くリザーバ基板の製造工程の断面図。FIG. 22 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the reservoir substrate following FIG. 21. 図22に続くリザーバ基板の製造工程の断面図。FIG. 23 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the reservoir substrate following FIG. 22. 本発明に係るインクジェットプリンタを示す斜視図。1 is a perspective view showing an ink jet printer according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ノズル基板、2 リザーバ基板、3 キャビティ基板、4 電極基板、10 インクジェットヘッド、11 ノズル孔、21 ノズル連通孔、22 供給口、23 リザーバ、23a リザーバ凹部、23b リザーバの底壁、27,35,45 インク供給孔、28 第2の凹部、31 吐出室、32 振動板、33 第1の凹部、41 個別電極、42 凹部、100 ダイアフラム部、100a ダイアフラムになる部分、110 ダイアフラム部の空間部、111 樹脂薄膜、120 ダイアフラム部の底壁、200 リザーバ基材、230 リザーバ凹部になる部分、C キャビテイ基板との接合面(C面)、N ノズル基板との接合面(N面)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle substrate, 2 Reservoir substrate, 3 Cavity substrate, 4 Electrode substrate, 10 Inkjet head, 11 Nozzle hole, 21 Nozzle communication hole, 22 Supply port, 23 Reservoir, 23a Reservoir recessed part, 23b Bottom wall of reservoir, 27, 35, 45 Ink supply hole, 28 Second recess, 31 Discharge chamber, 32 Diaphragm, 33 First recess, 41 Individual electrode, 42 Recess, 100 Diaphragm part, 100a Diaphragm part, 110 Diaphragm part space part, 111 Resin thin film, 120 Diaphragm bottom wall, 200 Reservoir base, 230 Reservoir recessed portion, C cavity substrate bonding surface (C surface), N Nozzle substrate bonding surface (N surface).

Claims (13)

複数のノズル孔を有するノズル基板と、前記各ノズル孔に連通し、室内に圧力を発生させて前記ノズル孔より液滴を吐出する複数の独立した吐出室を有するキャビティ基板と、前記吐出室に対して共通に連通するリザーバを有し、前記ノズル基板と前記キャビティ基板との間に設けられるリザーバ基板とを少なくとも備えた液滴吐出ヘッドであって、
前記リザーバを構成する凹部の底面の一部又は全部が圧力変動を緩衝する樹脂薄膜で構成されてダイアフラム部を構成しており、
前記ダイアフラム部の前記リザーバとは反対側に、前記リザーバ基板の表面からダイアフラム部まで堀り込まれて形成された空間部を設けたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
A nozzle substrate having a plurality of nozzle holes, a cavity substrate communicating with each nozzle hole, generating a pressure in the chamber and discharging a plurality of independent discharge chambers from the nozzle holes; and the discharge chamber and at least includes a droplet discharge head and a reservoir substrate provided between the have a reservoir that communicates, between the nozzle substrate and the cavity substrate in common for,
A part or the whole of the bottom surface of the concave portion constituting the reservoir is composed of a resin thin film that buffers pressure fluctuations, thereby constituting a diaphragm portion,
A liquid droplet ejection head , wherein a space portion formed by digging from the surface of the reservoir substrate to the diaphragm portion is provided on the opposite side of the diaphragm portion from the reservoir .
前記ダイアフラム部は前記リザーバ基板の内、前記リザーバを構成する凹部の底面に位置することを特徴とする請求項1記載の液滴吐出ヘッド。 2. The liquid droplet ejection head according to claim 1, wherein the diaphragm portion is located on a bottom surface of a concave portion constituting the reservoir in the reservoir substrate. 前記ダイアフラム部の空間部を前記キャビティ基板との接合面側に設けたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の液滴吐出ヘッド。 3. The liquid droplet ejection head according to claim 1 , wherein a space portion of the diaphragm portion is provided on a bonding surface side with the cavity substrate. 前記ダイアフラム部の空間部は、そのノズル基板側が前記樹脂薄膜で構成され、前記キャビティ基板側が該キャビテイ基板で構成されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。 4. The droplet according to claim 1 , wherein the space portion of the diaphragm portion includes the resin substrate on the nozzle substrate side and the cavity substrate side on the cavity substrate side. 5. Discharge head. 前記ダイアフラム部の空間部を前記ノズル基板との接合面側に設けたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の液滴吐出ヘッド。 3. The droplet discharge head according to claim 1 , wherein a space portion of the diaphragm portion is provided on a side of a joint surface with the nozzle substrate. 前記ダイアフラム部の空間部は、そのキャビティ基板側が樹脂薄膜で構成され、前記ノズル基板側が該ノズル基板で構成されることを特徴とする請求項記載の液滴吐出ヘッド。 6. The droplet discharge head according to claim 5 , wherein the space portion of the diaphragm portion is formed of a resin thin film on the cavity substrate side, and the nozzle substrate side is formed of the nozzle substrate. 請求項1〜6のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。 Droplet discharge apparatus comprising the droplet discharging head according to claim 1. 複数のノズル孔を有するノズル基板と、前記各ノズル孔に連通し、室内に圧力を発生させて前記ノズル孔より液滴を吐出する複数の独立した吐出室を有するキャビティ基板と、前記吐出室に対して共通に連通するリザーバを有し、前記ノズル基板と前記キャビティ基板との間に設けられるリザーバ基板とを少なくとも備え、前記リザーバとなる凹部の底面の一部又は全部が圧力変動を緩衝する樹脂薄膜で構成されてダイアフラム部を構成している液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記リザーバ基板になるシリコン基材の一方の面からダイアフラム部になる部分を所要の深さエッチングし、その後、前記シリコン基材の反対側の面からリザーバになる部分をウェットエッチングにより加工して、前記ダイアフラム部を形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
A nozzle substrate having a plurality of nozzle holes, a cavity substrate communicating with each nozzle hole, generating a pressure in the chamber and discharging a plurality of independent discharge chambers from the nozzle holes; and the discharge chamber resins have a reservoir, comprising at least a reservoir substrate provided between the cavity substrate and the nozzle substrate, some or all of the bottom surface of the concave portion serving as the reservoir to buffer the pressure fluctuation in communication with the common for A method of manufacturing a droplet discharge head that is configured by a thin film and forms a diaphragm portion,
Etching the portion that becomes the diaphragm portion from one surface of the silicon base material that becomes the reservoir substrate to a required depth, and then processing the portion that becomes the reservoir from the opposite surface of the silicon base material by wet etching, A method of manufacturing a droplet discharge head, wherein the diaphragm portion is formed.
前記ダイアフラム部になる部分が所要の深さにエッチングされて形成された凹部に樹脂薄膜を成膜したことを特徴とする請求項8記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。 9. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 8 , wherein a resin thin film is formed in a recess formed by etching a portion to be the diaphragm portion to a required depth. 前記樹脂薄膜にはパリレンを用いる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 method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 9, wherein parylene is used for the resin thin film. 前記ダイアフラム部になる部分が所要の深さエッチングされたのちに、前記シリコン基材の反対側の面からのウェットエッチングにて貫通部を形成し、前記貫通部に前記リザーバになる部分の側より樹脂薄膜を貼り付けて、前記ダイアフラム部を形成する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。 After the portion to be the diaphragm portion is etched to a required depth, a through portion is formed by wet etching from the opposite surface of the silicon substrate, and the through portion from the side of the portion to be the reservoir is formed. 9. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 8 , wherein the diaphragm portion is formed by attaching a resin thin film. 前記樹脂薄膜にはポリフェニレンサルファイド(PPS)を用いることを特徴とする請求項11記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。 12. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 11, wherein polyphenylene sulfide (PPS) is used for the resin thin film. 請求項8〜12のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造することを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。 A method for manufacturing a droplet discharge device, wherein the droplet discharge device is manufactured by applying the method for manufacturing a droplet discharge head according to any one of claims 8 to 12 .
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