JP4844114B2 - 液体吐出ヘッドの製造方法及び液体吐出ヘッド - Google Patents
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Description
前記ノズルに連通する圧力室となる圧力室溝と、
前記圧力室溝を被う振動板と、
前記振動板の前記圧力室溝側と反対側の面に電気機械変換素子を有している液体吐出ヘッドの製造方法において、
表面形状が鏡面形状とされた保持基板の前記鏡面上に接して前記振動板となる膜を形成する膜形成工程と、
前記圧力室溝が形成されているボディプレートの前記圧力室溝が形成されている面と前記保持基板上の前記膜が形成されている面とを接合する接合工程と、
前記膜と前記保持基板とを引き離すことで前記膜から前記保持基板を剥がして分離して該保持基板を除去する除去工程とを有し、
前記保持基板が除去された後の前記膜上に前記電気機械変換素子を設けることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
4. 前記膜形成工程は、前記保持基板の前記鏡面上に、前記振動板となる金属膜を形成し、
前記接合工程は、前記金属膜と前記ボディプレートの前記圧力室溝が形成されている面との接合面のそれぞれにバフ研磨を行って表面粗さをRa<10nmとした後に、前記ボディプレートと前記保持基板との両研磨面を接触させて圧力をかけることにより両者を分子間接合することを特徴とする1に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
5. 前記保持基板の前記鏡面上には、前記膜の密着性を良くするための活性化処理が施されていないことを特徴とする1乃至4の何れか一つに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
[実験条件]
ノズルプレート11’の吐出面12’と対向電極3’の対向面との距離:1.0mm
ノズルプレート11’の厚さ:125μm
ノズル径:10μm
静電電圧:1.5kV
駆動電圧:20V
液体吐出実験に使用した実験用液体吐出ヘッドA’のノズル10’には4°のテーパ角を持っている。このテーパ角は、ノズル10’の断面において、吐出面12’に対する垂線から吐出面12’から離れる方向に広がる角度を示している。尚、このテーパ角は、吐出に対する影響は小さく、液滴を安定に吐出する条件への依存性は大きくないことが後で説明するシミュレーションから得られている。
図2に示す製造工程に沿って説明する。Siからなるボディプレート202には溝が形成されており(図2(1a))、この溝が形成されている面の反対面であるノズル210の吐出孔213がある吐出面にTEOS(テトラエトキシシラン)処理により厚み約60μmのSiO2膜243を成膜した。また、帯電用電極216としてノズル210内周面及び圧力室底部にNiP膜をRFマグネトロンスパッタ法を用いて基板温度を300℃、高周波電力500W(周波数:13.56MHz)、アルゴン雰囲気中(0.667Pa)で、0.5μmの厚みに成膜した(図2(1b))。
図4に示す製造工程に沿って説明する。Siからなるボディプレート402には溝が形成されており(図4(1a))、この溝が形成されている面の反対面であるノズルの吐出孔413がある吐出面にTEOS(テトラエトキシシラン)処理により厚み約60μmのSiO2膜443を成膜した。また、帯電用電極416としてノズル410内周面及び圧力室底部にNiP膜をRFマグネトロンスパッタ法を用いて基板温度を300℃、高周波電力500W(周波数:13.56MHz)、アルゴン雰囲気中(0.667Pa)で、0.5μmの厚みに成膜した(図4(1b))。
本実施例は、Si基板270に設ける薄膜201がポリイミド樹脂である以外は図2に沿って説明した実施例1と同じ製造工程であるため、図2に沿って説明する。
210、10 ノズル
216、16 帯電用電極
202、2 ボディプレート
243、43 SiO2膜
224、24 圧力室(溝)
270 保持基板
201、1 薄板(膜)
241 接着剤
203、22 ピエゾ素子
228、28 撥液層
20A、A 液体吐出ヘッド
S 液体吐出装置
3 対向電極
E 動作制御手段
63 静電電圧電源
61 駆動電圧電源
L 液体
D 液滴
K 基材
Claims (13)
- 吐出孔から液体を液滴として吐出するノズルと、
前記ノズルに連通する圧力室となる圧力室溝と、
前記圧力室溝を被う振動板と、
前記振動板の前記圧力室溝側と反対側の面に電気機械変換素子を有している液体吐出ヘッドの製造方法において、
表面形状が鏡面形状とされた保持基板の前記鏡面上に接して前記振動板となる膜を形成する膜形成工程と、
前記圧力室溝が形成されているボディプレートの前記圧力室溝が形成されている面と前記保持基板上の前記膜が形成されている面とを接合する接合工程と、
前記膜と前記保持基板とを引き離すことで前記膜から前記保持基板を剥がして分離して該保持基板を除去する除去工程とを有し、
前記保持基板が除去された後の前記膜上に前記電気機械変換素子を設けることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記膜形成工程は、前記保持基板の前記鏡面上に、前記振動板となる金属膜を形成することを特徴とする請求項1記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記膜形成工程は、前記保持基板の前記鏡面上に、前記振動板となるポリイミド樹脂からなる樹脂膜を形成することを特徴とする請求項1記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記膜形成工程は、前記保持基板の前記鏡面上に、前記振動板となる金属膜を形成し、
前記接合工程は、前記金属膜と前記ボディプレートの前記圧力室溝が形成されている面との接合面のそれぞれにバフ研磨を行って表面粗さをRa<10nmとした後に、前記ボディプレートと前記保持基板との両研磨面を接触させて圧力をかけることにより両者を分子間接合することを特徴とする請求項1記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記保持基板の前記鏡面上には、前記膜の密着性を良くするための活性化処理が施されていないことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記圧力室溝が形成されているボディプレートに前記ノズルが形成されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記ノズルが形成されたノズルプレートと、前記圧力室溝が形成されたボディプレートとを接合する工程を有することを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記ボディプレートは、Siから形成されていることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記ノズルの吐出孔が存在する面に、SiO2層を設ける工程を有することを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記ノズルプレートは、体積抵抗率が1015Ω・m以上のガラス又は樹脂から形成されていることを特徴とする請求項7に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記ノズルの吐出孔が存在する最表面に撥液処理を行う工程を有することを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 請求項1乃至11の何れか一項に記載の製造方法で製造されたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
- 前記ノズル内の前記液体と前記吐出孔が存在する面に対向して設けられた基材との間に電界を形成し静電吸引力を発生するための静電電圧印加手段を備えていることを特徴とする請求項12に記載の液体吐出ヘッド。
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