JP2005246635A - 液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出ヘッド並びに液滴吐出記録装置、電界発光基板製造装置、マイクロアレイ製造装置及びカラーフィルタ製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 シリコン基板からなる第1の基板1と、ガラス基板からなり、予め該ガラス基板上にアクチュエータ電極部23を形成した第2の基板2とを陽極接合した後に、前記第1の基板の厚みを減らして少なくとも振動板12を形成する製造方法であって、陽極接合前に、前記アクチュエータ電極部と短絡する等電位接点25を前記第2の基板に形成する工程と、前記等電位接点が前記第1の基板に接触する窓17を該第1の基板の絶縁膜に形成する工程とを有する。
【選択図】 図2
Description
また、陽極接合時の強電界によるシリコン基板とアクチュエータ電極の放電短絡等を防止するために、陽極接合時に、シリコン基板とガラス基板上のアクチュエータ電極とを電気的に接続し等電位にする方法も提案されている(例えば、特許文献2参照)。
前記アクチュエータ電極部と短絡する等電位接点を前記第2の基板に形成する工程と、
前記等電位接点が前記第1の基板に接触する窓を該第1の基板の絶縁膜に形成する工程と、を有することを特徴とする。
前記アクチュエータ電極部と短絡する等電位接点を前記第2の基板に形成する工程と、
前記等電位接点が前記第1の基板に接触する窓を該第1の基板の絶縁膜に形成する工程と、
前記アクチュエータ電極部と前記振動板との間のギャップを封止するための封止溝を前記第1の基板に形成する工程と、
前記封止溝にギャップ封止材を供給する工程と、を有することを特徴とする。
請求項3の発明によれば、ヘッドチップ毎に等電位接点を設けることによって、ヘッドチップ毎に独立して等電位を確保することができる。そのため、例えばあるヘッドチップの等電位接点が接触不良により、放電を起こし壊れたとしても、他のヘッドチップには影響しないので、歩留まりを高くすることが可能となる。
第1の基板の絶縁膜に窓を開けるためのパターニングの際に、通常用いられるスピンコート法を用いると、封止溝のエッジ部でレジストが切れてしまい、封止溝周辺部の絶縁膜がエッチングされてしまう。その結果、陽極接合時にアクチュエータ電極部の短絡やギャップ封止剤の進入不良による耐久性低下などを引き起こす。そのため、請求項4の発明ではスプレーコート法を採用することとし、封止溝をレジストで確実に覆うことができるようにした。
請求項5の発明によれば、等電位接点及びアクチュエータ電極部を透明導電性のITO材料で形成するので、陽極接合後に放電したかどうかを確認しやすいうえに、一度にかつ同じ厚みで作製することができる。
これによって、独立した吐出機能を有する液滴吐出ヘッドが得られる。
シリコン基板からなる前記キャビティプレートと前記電極ガラス基板とが陽極接合されており、前記電極ガラス基板上に設けられた等電位接点が前記キャビティプレートの絶縁膜に開口された窓を通じて該キャビティプレートに直接接触する構成としたものである。
このように構成することにより、必要最小限の接点部及びこの接点部が入る窓の大きさとすることができる。
この構成により、等電位接点とアクチュエータ電極部とを同時形成することができる。
この構成により、キャビティプレートの振動板と電極ガラス基板上のアクチュエータ電極部との間のギャップを気密に封止することができ、液滴吐出ヘッドの耐久性を向上させることができる。
上述のように、液滴吐出ヘッドの耐久性を向上させることができるので、かかる液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出記録装置は長寿命化が可能となる。
上述のように、液滴吐出ヘッドの耐久性を向上させることができるので、かかる液滴吐出ヘッドを備えた電界発光製造装置は長寿命化が可能となる。
これにより、発光の反応がよい電界発光基板を効率よく製造することができる。
上述のように、液滴吐出ヘッドの耐久性を向上させることができるので、かかる液滴吐出ヘッドを備えたカラーフィルタ製造装置は長寿命化が可能となる。
図1は本発明の第1の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した斜視図で、一部を断面で表してある。図1はフェイス吐出型の液滴吐出ヘッドを表している。また、図示は省略するが、エッジ吐出型の液滴吐出ヘッドの場合でも同様に本発明を適用することができる。
この液滴吐出ヘッド10は、3枚の基板1、2、3を相互に接合した積層構造となっている(図2参照)。以下、それぞれの基板1、2、3の構成について詳細に説明する。
等電位接点25は図5に示すように、各ヘッドチップに独立して設けられており、また図4に示すように、接続部24を介して各アクチュエータ電極部23と接続されており、陽極接合時にキャビティプレート11とガラス基板21上のアクチュエータ電極部23との間を等電位にする。等電位接点25となる部分については、ガラス基板21の凹部22を形成する際に同時に凹部28をエッチングにより形成する。そして、その上に、アクチュエータ電極部23の形成とともに導電性であるITOを0.1μm成膜する。すなわち、等電位接点25は、図2、図3に示すように、凹部28内からガラス基板21の表面上に延設された部分を有し、この部分がガラス基板21とキャビティプレート11との陽極接合時の接点部25aとなっている。したがって、接点部25aはガラス基板21の表面よりも0.1μmだけ高くなっている。
一方、キャビティプレート11において、この部分のTEOS絶縁膜(0.1μm)16を取り除いて窓17を形成し、この窓17を通じて接点部25aをキャビティプレート11の主たる材料であるシリコン(すなわち、ボロンドープ面)と接触させることでガラス基板21上のアクチュエータ電極部23との等電位を確保する。
ダイシングライン100は、ウェハに一体形成された複数の液滴吐出ヘッドを切り離す際のラインである。したがって、図4においてダイシングライン100よりも右側にある部分は、完成された液滴吐出ヘッドには残らない。また、このダイシングによって等電位接点25と各アクチュエータ電極部23とを短絡させる接続部24も除去されるので、等電位接点25及び各アクチュエータ電極部23は個々に分離される。なお、図4の液滴吐出ヘッドでは、アクチュエータ電極部23は5つしか記載していないが、実際には1つの液滴吐出ヘッドには多くのノズル32が存在し、その数に応じたアクチュエータ電極部が形成されている。
その後、ガラス基板21にドリルで穴を掘り、液状材料供給口26及び封止剤供給口27を形成する。ただし、この時点では穴は貫通させない。(貫通させてしまうと、キャビティプレートを接合した後の工程で用いる薬液がギャップ内に入り込んでしまう)。
そのTEOS絶縁膜16に、陽極接合時にITO電極からなる等電位接点25が接する窓17を開けるためのレジストパターニングを施し、ふっ酸水溶液でエッチングしTEOS絶縁膜16をパターニングする。この時レジストコートはスプレーレジストコート法により行われる。
スピンコート法の場合は、基板を数千rpmで高速回転させながら数ccのレジストを基板中央にノズルから吐出する。レジストは遠心力で基板面内に引き伸ばされるが、基板に段差部や溝等があると、その部分から先は引き伸ばしが難しくなる。本実施の形態では、シリコン基板50のヘッドチップ毎に封止溝15が形成されているため、封止溝15のエッジ部でレジスト53が切れてしまい、封止溝15の部分にレジスト53を被覆させることができない。その結果、TEOS絶縁膜16のエッチング時に、封止溝周辺部のTEOS絶縁膜16もエッチングされてしまい、先に述べたように陽極接合後にキャビティプレートとアクチュエータ電極部が短絡して駆動不能になるなどの問題があった。
また、スプレーコート法のほかにはディップコート法でもよい。ディップコート法は基板をレジストの貯槽に浸し、ゆっくり引き上げることで、基板表面にレジストをコーティングする方法であり、レジストが厚くなりやすい面もあるが封止溝のコーティングにはそれほど問題はない。
加工変質層除去後、全面エッチング面にTEOSエッチングマスク54を、成膜時の処理温度は360℃、高周波出力は700W、圧力は33.3Pa(0.25Torr)、ガス流量はTEOS流量100cm3/min(100sccm)、酸素流量1000cm3/min(1000sccm)の条件で1.5μm成膜する。
接合済み基板を35w%の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、ボロンドープ層51でのエッチングレート低下によるエッチングストップが十分効くまでエッチングを続ける。前記2種類の濃度の異なる水酸化カリウム水溶液を用いたエッチングを行うことによって、振動板の面荒れを抑制し、厚み精度を0.80±0.05μm以下にすることができ、液滴吐出ヘッドの吐出性能を安定化することができる。また、リザーバ部の残りSi厚みは、エッチングが遅れて始まるため、約40μmとなる。
供給口貫通後、封止剤供給口27にギャップ封止剤19としてエポキシ樹脂を流し込み、ギャップを封止する。これによって、ギャップは密閉状態になる。電極取り出し口18を開口する前にギャップを封止することで、開口時に異物やガスがギャップ内に入ることを防止することができる。
次に、各ヘッドチップ毎にノズル32やオリフィス33が予め形成されたノズルプレート70をエポキシ系接着剤によりシリコン基板の上面に接着する。
また、等電位をとるための窓をパターニングする際に、スプレーコート法によるレジストコートを行うので、先に形成済みの封止溝周辺部もレジストで覆うことができ、封止溝周辺部のTEOS絶縁膜がエッチングされない。これにより、シリコンキャビティプレートとアクチュエータ電極部が短絡することを防止することができる。また、封止剤のアクチュエーター側への入り込み量を安定化させ、アクチュエータの気密不良による耐久性低下を防止することができる。
さらに、シリコン基板とガラス基板を陽極接合した後に、インクキャビティのパターニングを行うため、ガラス基板とインクキャビティとの合わせ精度が向上し、高密度化に対応することができる。
図9は上述の実施の形態で製造した液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出方式(インクジェット方式)の印刷装置の主要な構成手段を表す図である。この液滴吐出印刷装置はいわゆるシリアル型の装置である。図9において、被印刷物であるプリント紙110が支持されるドラム111と、プリント紙110にインクを吐出し、記録を行う液滴吐出ヘッド112とで主に構成される。また、図示していないが、液滴吐出ヘッド112にインクを供給するためのインク供給手段がある。プリント紙110は、ドラム111の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ113により、ドラム111に圧着して保持される。そして、送りネジ114がドラム111の軸方向に平行に設けられ、液滴吐出ヘッド112が保持されている。送りネジ114が回転することによってに液滴吐出ヘッド112がドラム111の軸方向に移動するようになっている。
図10は上述の実施の形態で製造した液滴吐出ヘッドを用いたOELを用いた表示パネル(以下、OEL基板という)の製造装置を表す図である。図10において、120は上述の実施の形態で説明したものと同様の液滴吐出ヘッドである。ここで、液滴吐出ヘッド120は3次元的に移動できるものとする。また、液滴吐出ヘッド120は第1の実施の形態で説明した液滴吐出ヘッドを複数つなぎ合わせたものであってもよい。
上述の第3の実施の形態では、第1の実施の形態のような液滴吐出ヘッドをOEL基板の製造装置に利用することについて説明した。ただ、本発明はこれに限定されるものではない。DNA(Deoxyribo Nucleic Acids :デオキシリボ核酸)、他の核酸(例えば、Ribo Nucleic Acid:リボ核酸、Peptide Nucleic Acids:ペプチド核酸等)等、他のバイオ、ウィルス等の生体化学に関する分子(生体分子)のマイクロアレイ、物質検査のマイクロアレイ等を製造、検査等をするスポッタ等の装置にも利用することもできる。また、カラーフィルタを形成するための化合物を含む溶液、染料の吐出等、他のあらゆる工業用途、家庭用途に、上述の実施の形態のように製造した液滴吐出ヘッドを用いた印刷装置、記録装置を用いることができる。
Claims (15)
- シリコン基板からなる第1の基板と、ガラス基板からなり、予め該ガラス基板上にアクチュエータ電極部を形成した第2の基板とを陽極接合した後に、前記第1の基板の厚みを減らして少なくとも振動板を形成する製造方法であって、陽極接合前に、
前記アクチュエータ電極部と短絡する等電位接点を前記第2の基板に形成する工程と、
前記等電位接点が前記第1の基板に接触する窓を該第1の基板の絶縁膜に形成する工程と、
を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - シリコン基板からなる第1の基板と、ガラス基板からなり、予め該ガラス基板上にアクチュエータ電極部を形成した第2の基板とを陽極接合した後に、前記第1の基板の厚みを減らして少なくとも振動板を形成する製造方法であって、陽極接合前に、
前記アクチュエータ電極部と短絡する等電位接点を前記第2の基板に形成する工程と、
前記等電位接点が前記第1の基板に接触する窓を該第1の基板の絶縁膜に形成する工程と、
前記アクチュエータ電極部と前記振動板との間のギャップを封止するための封止溝を前記第1の基板に形成する工程と、
前記封止溝にギャップ封止剤を供給する工程と、
を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - ヘッドチップ毎に前記等電位接点を設けることを特徴とする請求項1または2記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
- 前記第1の基板の絶縁膜に前記窓を形成する際のレジストコート方法として、スプレーコート法を用いることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
- 前記等電位接点及び前記アクチュエータ電極部は、同じITO材料で形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
- 前記ヘッドチップ毎に切り離す際、前記等電位接点及び前記アクチュエータ電極部の短絡を絶つことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
- ノズルプレートと、キャビティプレートと、電極ガラス基板とを相互に接合した積層構造を有するものであって、
シリコン基板からなる前記キャビティプレートと前記電極ガラス基板とが陽極接合されており、前記電極ガラス基板上に設けられた等電位接点が前記キャビティプレートの絶縁膜に開口された窓を通じて該キャビティプレートに直接接触してなることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 前記等電位接点は、前記電極ガラス基板に設けられた凹部内よりそのガラス基板面に延設してなることを特徴とする請求項7記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記等電位接点及び前記アクチュエータ電極部は、同じ導電性材料で形成され、ほぼ同じ厚みを有することを特徴とする請求項7または8記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記キャビティプレートに封止溝を設け、前記電極ガラス基板に設けられた供給口を通じてギャップ封止剤を充填してなることを特徴とする請求項7乃至9のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
- 請求項7乃至10のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを有し、
該液滴吐出ヘッドにインクを供給するインク供給手段と、
ヘッド位置制御信号に基づいて前記液滴吐出ヘッドを移動させる走査駆動手段と、
記録対象となる記録部材と前記液滴吐出ヘッドとの相対位置を変化させる位置制御手段と、
を有することを特徴とする液滴吐出記録装置。 - 請求項7乃至10のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを有し、
該液滴吐出ヘッドに発光材料を含む溶液を供給する材料供給手段と、
位置制御信号に基づいてノズルから電界発光基板に向けての前記溶液の吐出を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする電界発光基板製造装置。 - 前記発光材料は、有機化合物であることを特徴とする請求項12記載の電界発光基板製造装置。
- 請求項7乃至10のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを有し、
該液滴吐出ヘッドとマイクロアレイ基板とを相対的に移動させる駆動手段と、
前記液滴吐出ヘッドが有するノズルからマイクロアレイ群に向けての生体分子を含む液体の吐出を制御する制御手段と、
を有することを特徴とするマイクロアレイ製造装置。 - 請求項7乃至10のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを有し、
該液滴吐出ヘッドにカラーフィルタを形成させる溶液を供給する材料供給手段と、
位置制御信号に基づいてノズルからカラーフィルタ基板に向けての前記溶液の吐出を制御する制御手段と、
を有することを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
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JP2004056457A JP2005246635A (ja) | 2004-03-01 | 2004-03-01 | 液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出ヘッド並びに液滴吐出記録装置、電界発光基板製造装置、マイクロアレイ製造装置及びカラーフィルタ製造装置 |
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JP2008057096A (ja) * | 2006-08-01 | 2008-03-13 | Nippon Paper Industries Co Ltd | 情報記録用紙 |
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2004
- 2004-03-01 JP JP2004056457A patent/JP2005246635A/ja active Pending
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JP2008057096A (ja) * | 2006-08-01 | 2008-03-13 | Nippon Paper Industries Co Ltd | 情報記録用紙 |
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