JP5476912B2 - ノズル基板及びノズル基板の製造方法並びに液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係るインクジェットヘッド(液滴吐出ヘッドの一例)の一部を断面で示した分解斜視図、図2は、図1を組み立てた状態の要部を示す縦断面図、図3は、図2のノズル孔の近傍を拡大して示した縦断面図である。
本実施形態に係るインクジェットヘッド2は、図1及び図2に示すように、複数のノズル孔10が所定のピッチで設けられたノズル基板12と、各ノズル孔10に対してそれぞれ独立してインク供給路が設けられたキャビティー基板14と、キャビティー基板14の振動板16に対峙して個別電極18が配設された電極基板20とを貼り合わせることにより構成されている。
凹部36はノズル孔10に対応する位置に独立に複数形成される。したがって、ノズル基板12とキャビティー基板14を接合した際、各凹部36は吐出室32を構成し、それぞれがノズル孔10に連通し、またインク供給口であるオリフィス40ともそれぞれ連通している。そして、吐出室32(凹部36)の底壁が振動板16となっている。
また、キャビティー基板14の全面、若しくは少なくとも電極基板20との対向面には、シリコン酸化膜等からなる絶縁膜46が形成されており、この絶縁膜46は、インクジェットヘッドを駆動させたときに、絶縁破壊や短絡を防止する。
図4は、本実施形態に係るノズル基板12を示す上面図、図5〜図8はノズル基板12の製造工程を示す断面図(図4をA−A´で切断した断面図)である。図9及び図10は、キャビティー基板14と電極基板20との接合工程を示す断面図であり、ここでは、主に、電極基板20にシリコン基材58を接合した後に、キャビティー基板14を製造する方法を示す。
まず、最初に、図5〜図8により、ノズル基板12の製造方法を説明する。なお、以下に記載の数値はその一例を示すもので、これに限定するものではない。
電解液の槽は密閉し、大気圧以上で陽極酸化するが、これは、液温を100℃以上で使用できるようにするためであり、また、シリコン基材60の表面における圧力を増加させるためであり、さらに、オゾンを溶解させるためである。また、超音波照射するが、これは、シリコン基材60の表面における圧力を増加させるためであり、キャビテーションを利用する。
酸化膜22がシリコン酸化膜である場合は、シリコン基材60の表面をそのまま陽極酸化するが、無機材料の酸化膜である場合は、シリコン基材60の表面に成膜した無機材料を陽極酸化する。無機材料からなる酸化膜の場合は、シリコン基材60に無機材料をスパッタやCVDによって成膜し、陽極酸化して無機材料の酸化膜を形成する。無機材料の成膜は、シリコン基材60の両面60a,60b側より2工程に分けて行うが、1工程で行うこともできる。無機材料は、例えば、Ta、Ti、あるいはTa及びTiの混合材である。
こうして、酸化膜22(シリコン酸化膜、あるいは無機材料の酸化膜)によって、第3の保護膜が形成される。
次に、液滴吐出面60aにダイシングテープ70をサポートテープとして貼り付ける。
ダイシングテープ70を剥離すると、シリコン基材60からノズル基板12が完成する(図3参照)。
ここでは、電極基板20にシリコン基材58を接合した後、そのシリコン基材58からキャビティー基板14を製造する方法について、図9及び図10を用いて説明する。
そして、凹部48の底部に、例えばスパッタによりITOからなる個別電極18を形成する。
その後、ドリル等によってインク供給孔44となる孔部44aを形成することにより、電極基板20が作製される。
その後、シリコン基材58を水酸化カリウム水溶液等でエッチングして、図10(A)に示すように、吐出室32となる凹部36、オリフィス40となる凹部42、及びリザーバー34となる凹部38を形成する。このとき、配線のための電極取り出し部50となる部分50aもエッチングして薄板化しておく。なお、図10(A)のウェットエッチングの工程では、例えば初めに35重量%の水酸化カリウム水溶液を使用し、その後、3重量%の水酸化カリウム水溶液を使用することができる。これにより、振動板16の面荒れを抑制することができる。
そして最後に、このキャビティー基板14に、前述のようにして作製されたノズル基板12を接着剤等により接合することにより、図2に示したインクジェットヘッド2の本体部が作製される。
図11は、本実施形態に係るインクジェットヘッド2を搭載したインクジェット記録装置(液滴吐出装置の一例)を示す斜視図である。図11に示すインクジェット記録装置4は、インクジェットプリンターであり、本実施形態のインクジェットヘッド10を搭載しているため、吐出液に対する耐久性が向上し、吐出特性が安定し、高品質の印字が可能である。
なお、第1の実施形態に係るインクジェットヘッド2は、図11に示すインクジェットプリンターの他に、液滴を種々変更することで、液晶ディスプレイのカラーフィルターの製造、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。
Claims (10)
- シリコン基材に液滴を吐出するためのノズル孔を有し、
前記ノズル孔の液滴吐出側の面と反対側の面及び前記ノズル孔の内壁に酸化物からなる第3の保護膜が形成され、
前記ノズル孔の液滴吐出側の面及び前記ノズル孔内の前記第3の保護膜の上に、前記ノズル孔内の前記第3の保護膜を被覆する導電性酸化物からなる第1の保護膜が形成され、
前記ノズル孔の液滴吐出側の面上及び前記ノズル孔内の前記第3の保護膜の上の前記第1の保護膜を被覆する酸化物からなる第2の保護膜が形成されたことを特徴とするノズル基板。 - 請求項1に記載のノズル基板において、
前記第1の保護膜の導電性酸化物は、Al、Cr、Ni、Sn、In、Cu、Ti、Ta、W、又はZnの酸化物であることを特徴とするノズル基板。 - 請求項1または2に記載のノズル基板において、
前記第3の保護膜の酸化物は、Siを母材とした酸化物であることを特徴とするノズル基板。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のノズル基板において、
前記第1の保護膜の前記第2の保護膜と接する面は、粗く形成されていることを特徴とするノズル基板。 - シリコン基材に凹部を形成する工程と、
前記シリコン基材の前記凹部を形成した側の面及び該記凹部の内壁に連続する酸化膜からなる第3の保護膜を形成する工程と、
前記シリコン基材の前記凹部を形成した側の面に支持基板を貼り合わせる工程と、
前記シリコン基材の前記凹部を形成した側の面と反対側の面を薄板化して前記凹部を開口させる工程と、
前記シリコン基材の前記薄板化した側の面及び前記開口した凹部の内の前記第3の保護膜の上に連続する導電性酸化膜からなる第1の保護膜を形成する工程と、
前記第1の保護膜を被覆する酸化膜からなる第2の保護膜を形成する工程と、
前記薄板化した側の面をサポート部材によって保護して前記支持基板を剥離した後、前記支持基板を剥離した側の面から親水化処理する工程と、及び、
前記サポート部材を剥離する工程と、
を有することを特徴とするノズル基板の製造方法。 - 請求項5に記載のノズル基板の製造方法において、
前記第1の保護膜を形成する工程は、前記第1の保護膜の導電性酸化物が、Al、Cr、Ni、Sn、In、Cu、Ti、Ta、W、又はZnの酸化物であることを特徴とするノズル基板の製造方法。 - 請求項5または6に記載のノズル基板の製造方法において、
前記第3の保護膜を形成する工程は、前記第3の保護膜の酸化物が、Siを母材とした酸化物であることを特徴とするノズル基板の製造方法。 - 請求項5〜7のいずれか一項に記載のノズル基板の製造方法において、
前記第1の保護膜を形成する工程は、前記第1の保護膜の表面を粗く形成することを特徴とするノズル基板の製造方法。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載のノズル基板を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
- 請求項9に記載の液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする液滴吐出装置。
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