JP2007301737A - Manufacturing method for liquid droplet ejection head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a droplet discharge head that discharges droplets.
インクを記録媒体へ吐出して画像を記録するインクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）を製造する製造方法としては、圧力室（チャンバ）、振動板、アクチュエータ、ノズルなど構成要素を個々に形成してから、個々の構成要素を接合してインクジェット記録ヘッドを製造する製造方法がある。この方法では、インクジェット記録ヘッドの低コスト化及び高集積化に限界がある。 As a manufacturing method for manufacturing an ink jet recording head (droplet discharge head) for recording an image by discharging ink onto a recording medium, components such as a pressure chamber (chamber), a vibration plate, an actuator, and a nozzle are individually formed. Therefore, there is a manufacturing method for manufacturing an ink jet recording head by joining individual components. In this method, there is a limit to cost reduction and high integration of the ink jet recording head.
そこで、シリコン（Ｓｉ）などから選ばれる基板を用いると共に、スパッタやＣＶＤ等の成膜法、ドライエッチングやウェットエッチング等のフォトリソプロセスを利用して、インクジェット記録ヘッドを一体製造し、低コスト化及び高集積化を図る製造方法が提案されている。 Therefore, using a substrate selected from silicon (Si) and the like, and using a film formation method such as sputtering and CVD, and a photolithographic process such as dry etching and wet etching, an ink jet recording head is manufactured integrally, thereby reducing costs. A manufacturing method for achieving high integration has been proposed.
例えば、特許文献１には、基板に圧力室を開口して犠牲層を充填した後、振動板、圧電素子(ピエゾアクチュエータ)を形成し、最後に充填した犠牲層を除去する製造方法が開示されている。
For example,
また、特許文献２には、基板に犠牲層(広義の充填層)を形成し、犠牲層を覆うパッシベーション層を形成した後、裏面から犠牲層が露出するまでエッチン工すると共に、犠牲層を除去し、パッシベーション層に孔加工する圧力室及びノズルの製造方法が開示されている。
In
いずれの技術も、基板の孔に充填物を充填し、その上にインクジェット記録ヘッドの構成要素(例えば、振動板やノズルプレート)を一連のプロセスで形成した後、充填物を除去する方法である。
ところが、本願発明者らが検討した結果、上述の従来技術、特に、圧力室、振動板、アクチュエータを一体製造する(充填材の上に振動板、ピエゾアクチュエータを設ける)方法において、圧力室の深さ寸法を規律するための基板研磨加工が、良好に行えないことが分かった。すなわち、基板の反りやうねり、研磨時に生じる傾き、研磨終点のバラツキ等によって、基板厚さ寸法にバラツキが生じやすい。これにより、基板に形成される圧力室の高さ（深さ）もバラつき、高性能/高均一なヘッドを製造できない課題が明らかになった。 However, as a result of investigations by the inventors of the present application, in the above-described conventional technique, in particular, a method of integrally manufacturing the pressure chamber, the diaphragm, and the actuator (providing the diaphragm and the piezoelectric actuator on the filler), the depth of the pressure chamber is increased. It was found that the substrate polishing process for regulating the size cannot be performed satisfactorily. That is, the substrate thickness dimension is likely to vary due to the warpage or undulation of the substrate, the inclination generated during polishing, the variation of the polishing end point, and the like. As a result, the height (depth) of the pressure chamber formed on the substrate also varies, and the problem that a high-performance / highly uniform head cannot be manufactured has been clarified.
本発明は、上記事実を考慮し、圧力室の高さ精度を得られる液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a droplet discharge head that can obtain the height accuracy of a pressure chamber in consideration of the above facts.
本発明の請求項１に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、基板の表面側に、圧力室となる溝部を形成する第１工程と、前記溝部に充填材を充填する第２工程と、前記充填材が充填された溝部上に振動板、電極及び圧電素子を積層する第３工程と、前記基板の裏面側を研磨し、前記溝部に充填された充填材による研磨抵抗の変化により、研磨終点を検出して、基板厚を所定値にする第４工程と、前記溝部に充填された充填材を前記基板の裏面側から除去する第５工程と、を備えたことを特徴とする。
A method for manufacturing a droplet discharge head according to
この構成によれば、基板の表面側に圧力室となる溝部を形成し、この溝部に充填材を充填する。充填材が充填された溝部上に振動板、電極及び圧電素子を積層する。基板の裏面側を研磨し、溝部に充填された充填材による研磨抵抗の変化により、研磨終点を検出して、基板厚を所定値にする。溝部に充填された充填材を前記基板の裏面側から除去する。 According to this configuration, a groove serving as a pressure chamber is formed on the surface side of the substrate, and the groove is filled with the filler. A diaphragm, an electrode, and a piezoelectric element are stacked on the groove filled with the filler. The back surface side of the substrate is polished, and the polishing end point is detected by the change in polishing resistance due to the filler filled in the groove, and the substrate thickness is set to a predetermined value. The filler filled in the groove is removed from the back side of the substrate.
このように、請求項１の構成では、溝部に充填された充填材による研磨抵抗の変化により、研磨終点を検出して、基板厚を所定値にするので、研磨深さを一定に制御できる。このため、基板厚さ寸法が一定にでき、基板に形成される圧力室の高さ精度を得られる。 Thus, in the configuration of the first aspect, the polishing end point is detected and the substrate thickness is set to a predetermined value by the change in the polishing resistance due to the filler filled in the groove portion, so that the polishing depth can be controlled to be constant. For this reason, the substrate thickness dimension can be made constant, and the height accuracy of the pressure chamber formed on the substrate can be obtained.
本発明の請求項２に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、請求項１の構成において、前記溝部の周辺に前記溝部と深さが略同一のダミー孔を形成して、前記ダミー孔に充填材を充填する第６工程を備え、前記第４工程は、前記ダミー孔及び前記溝部に充填された充填材による研磨抵抗の変化により、研磨終点を検出することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a droplet discharge head according to the first aspect, wherein a dummy hole having substantially the same depth as the groove is formed around the groove, and the dummy hole is filled. A sixth step of filling a material is provided, and the fourth step is characterized in that a polishing end point is detected by a change in polishing resistance due to the filler filled in the dummy hole and the groove.
この構成によれば、溝部の周辺に溝部と深さが略同一のダミー孔を形成して、ダミー孔に充填材を充填する。このダミー孔及び溝部に充填された充填材による研磨抵抗の変化により、研磨終点を検出する。 According to this configuration, a dummy hole having substantially the same depth as the groove is formed around the groove, and the dummy hole is filled with the filler. The polishing end point is detected by a change in polishing resistance due to the filler filled in the dummy hole and the groove.
このため、研磨抵抗の変化が大きくなるため、研磨終点を検出する際の検出精度が高まる。 For this reason, since the change of polishing resistance becomes large, the detection accuracy at the time of detecting a polishing end point increases.
本発明の請求項３に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、請求項１又は請求項２の構成において、前記充填材の研磨レートは、前記基板の研磨レートより小さいことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a droplet discharge head according to the first or second aspect, wherein the polishing rate of the filler is lower than the polishing rate of the substrate.
本発明の請求項４に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、請求項１〜３のいずれか１項の構成において、前記基板は、シリコン基板であり、前記充填材は、ガラスペーストであることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a droplet discharge head according to any one of the first to third aspects, wherein the substrate is a silicon substrate and the filler is a glass paste. It is characterized by.
本発明の請求項５に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、請求項１〜４のいずれか１項の構成において、前記ダミー孔に充填された充填材を前記基板の裏面側から除去する第７工程と、前記第５工程及び前記第７工程の後に、プレートを前記基板の裏面に接合して、前記溝部及び前記ダミー孔を封止する第８工程と、を備えたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a droplet discharge head according to any one of the first to fourth aspects, wherein the filler filled in the dummy hole is removed from the back side of the substrate. And an eighth step of sealing the groove and the dummy hole by bonding a plate to the back surface of the substrate after the fifth step and the seventh step. .
この構成によれば、ダミー孔に充填された充填材を基板の裏面側から除去する。この後、プレートを基板の裏面に接合して、溝部及びダミー孔を封止する。 According to this configuration, the filler filled in the dummy hole is removed from the back side of the substrate. Thereafter, the plate is bonded to the back surface of the substrate to seal the groove and the dummy hole.
プレートを基板に接合する際に、接着剤を使用する場合は、接着剤をダミー孔に逃がせるので、圧力室となる溝部等に接着剤がはみ出すのを防止できる。 When an adhesive is used when the plate is bonded to the substrate, the adhesive can be released to the dummy hole, so that it is possible to prevent the adhesive from protruding into a groove portion or the like serving as a pressure chamber.
本発明の請求項６に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、請求項１〜５のいずれか１項の構成において、前記第８工程の前に、前記溝部の内壁に保護膜を形成する第９工程を備えたことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a droplet discharge head according to any one of the first to fifth aspects, wherein a protective film is formed on the inner wall of the groove before the eighth step. It has 9 steps.
この構成によれば、圧力室となる溝部の内壁に保護膜を形成するので、耐液性を高められる。 According to this configuration, since the protective film is formed on the inner wall of the groove portion serving as the pressure chamber, the liquid resistance can be improved.
本発明は、上記構成としたので、圧力室の高さ精度を得ることができる。 Since the present invention has the above-described configuration, the height accuracy of the pressure chamber can be obtained.
以下に、本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。本実施形態では、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの製造方法として、インクを吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録ヘッドの製造方法について説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment according to a method for manufacturing a droplet discharge head of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a manufacturing method of an ink jet recording head that discharges ink and records an image on a recording medium will be described as a manufacturing method of a droplet discharging head that discharges droplets.
まず、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法によって製造されるインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置について説明する。 First, an ink jet recording apparatus provided with an ink jet recording head manufactured by the method of manufacturing an ink jet recording head according to the present embodiment will be described.
なお、記録媒体は記録紙Ｐとして説明をする。また、記録紙Ｐのインクジェット記録装置１０における搬送方向を副走査方向として矢印Ｓで表し、その搬送方向と直交する方向を主走査方向として矢印Ｍで表す。また、図において、矢印ＵＰ、矢印ＬＯが示されている場合は、それぞれ上方向、下方向を示すものとし、上下の表現をした場合は、上記各矢印に対応しているものとする。
The recording medium will be described as recording paper P. In addition, the conveyance direction of the recording paper P in the
図１で示すように、インクジェット記録装置１０は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各インクジェット記録ユニット３０（インクジェット記録ヘッド３２）を搭載するキャリッジ１２を備えている。このキャリッジ１２の記録紙Ｐの搬送方向上流側には一対のブラケット１４が突設されており、そのブラケット１４には円形状の開孔１４Ａ（図２参照）が穿設されている。そして、その開孔１４Ａに、主走査方向に架設されたシャフト２０が挿通されている。
As shown in FIG. 1, the
また、主走査方向の両端側には、主走査機構１６を構成する駆動プーリー（図示省略）と従動プーリー（図示省略）が配設されており、その駆動プーリーと従動プーリーに巻回されて、主走査方向に走行するタイミングベルト２２の一部がキャリッジ１２に固定されている。したがって、キャリッジ１２は主走査方向に往復移動可能に支持される構成である。
Further, a drive pulley (not shown) and a driven pulley (not shown) constituting the
また、このインクジェット記録装置１０には、画像印刷前の記録紙Ｐを束にして入れておく給紙トレイ２６が設けられており、その給紙トレイ２６の上方には、インクジェット記録ヘッド３２によって画像が印刷された記録紙Ｐが排出される排紙トレイ２８が設けられている。そして、給紙トレイ２６から１枚ずつ給紙された記録紙Ｐを所定のピッチで副走査方向へ搬送する搬送ローラー及び排出ローラーからなる副走査機構１８が設けられている。
Further, the ink
その他、このインクジェット記録装置１０には、印刷時において各種設定を行うコントロールパネル２４と、メンテナンスステーション（図示省略）等が設けられている。メンテナンスステーションは、キャップ部材、吸引ポンプ、ダミージェット受け、クリーニング機構等を含んで構成されており、吸引回復動作、ダミージェット動作、クリーニング動作等のメンテナンス動作を行うようになっている。
In addition, the
また、各色のインクジェット記録ユニット３０は、図２で示すように、インクジェット記録ヘッド３２と、それにインクを供給するインクタンク３４とが一体に構成されたものであり、インクジェット記録ヘッド３２の下面中央のインク吐出面３２Ａに形成された複数のノズル５６（図３参照）が、記録紙Ｐと対向するようにキャリッジ１２上に搭載されている。したがって、インクジェット記録ヘッド３２が主走査機構１６によって主走査方向に移動しながら、記録紙Ｐに対してノズル５６から選択的にインク滴を吐出することにより、所定のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録される。
In addition, as shown in FIG. 2, each color ink
そして、主走査方向への１回の移動が終了すると、記録紙Ｐは、副走査機構１８によって副走査方向に所定ピッチ搬送され、再びインクジェット記録ヘッド３２（インクジェット記録ユニット３０）が主走査方向（前述とは反対方向）に移動しながら、次のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録されるようになっており、このような動作を複数回繰り返すことによって、記録紙Ｐに画像データに基づく全体画像がフルカラーで記録される。
When one movement in the main scanning direction is completed, the recording paper P is conveyed by a predetermined pitch in the sub scanning direction by the
次に、インクジェット記録ヘッド３２の構成について説明する。図３はインクジェット記録ヘッド３２の構成を示す概略平面図であり、図４は図３のＸ−Ｘ線概略断面図である。この図３、図４で示すように、インクジェット記録ヘッド３２には、インクタンク３４と連通するインク供給ポート３６が設けられており、そのインク供給ポート３６から注入されたインク１１０は、インクプール室３８に貯留される。
Next, the configuration of the
インクプール室３８は天板４０と隔壁４２とによって、その容積が規定されており、インク供給ポート３６は、天板４０の所定箇所に複数、列状に穿設されている。また、列をなすインク供給ポート３６の間で、天板４０よりも内側のインクプール室３８内には、圧力波を緩和する樹脂膜製エアダンパー４４（後述する感光性ドライフィルム９６）が設けられている。
The volume of the
天板４０の材質は、例えばガラス、セラミックス、シリコン、樹脂等、インクジェット記録ヘッド３２の支持体になり得る強度を有する絶縁体であれば何でもよい。また、天板４０には、後述する駆動ＩＣ６０へ通電するための金属配線９０が設けられている。この金属配線９０は、樹脂膜９２で被覆保護されており、インク１１０による侵食が防止されるようになっている。
The
隔壁４２は樹脂（後述する感光性ドライフィルム９８）で成形され、インクプール室３８を矩形状に仕切っている。また、インクプール室３８は、圧電素子４６と、その圧電素子４６によって上下方向に撓み変形させられる振動板４８を介して、圧力室５０と上下に分離されている。つまり、圧電素子４６及び振動板４８が、インクプール室３８と圧力室５０との間に配置される構成とされ、インクプール室３８と圧力室５０とが同一水平面上に存在しないように構成されている。
The
したがって、圧力室５０を互いに接近させた状態に配置することが可能であり、ノズル５６をマトリックス状に高密度に配設することが可能となっている。また、このような構成にしたことにより、キャリッジ１２の主走査方向への１回の移動で、広いバンド領域に画像を形成することができるので、その走査時間が短くて済む。すなわち、少ないキャリッジ１２の移動回数及び時間で記録紙Ｐの全面に亘って画像形成を行う高速印刷が実現可能となっている。
Therefore, the
圧電素子４６は、圧力室５０毎に振動板４８の上面に接着されている。振動板４８は、少なくとも上下方向に弾性変形する弾性素材で形成され、圧電素子４６に通電されると（電圧が印加されると）、上下方向に撓み変形する（変位する）構成になっている。
The
圧電素子４６の下面には一方の極性となる下部電極５２が配置され、圧電素子４６の上面には他方の極性となる上部電極５４が配置されている。そして、この上部電極５４に駆動ＩＣ６０が金属配線８６により電気的に接続されている。このように、圧力室５０に充填されたインク１１０へ圧力を付与する駆動部（アクチュエータ）５３は、圧電素子４６、下部電極５２、上部電極５４、駆動ＩＣ６０などから構成されている。
A
また、圧電素子４６は、低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０で被覆保護されている。圧電素子４６を被覆保護している低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０は、水分透過性が低くなる条件で着膜するため、水分が圧電素子４６の内部に侵入して信頼性不良となること（ＰＺＴ膜内の酸素を還元することにより生ずる圧電特性の劣化）を防止できる。なお、下部電極５２と接触する金属（ＳＵＳ等）製の振動板４８は、低抵抗なＧＮＤ配線としても機能するようになっている。
The
更に、圧電素子４６は、その低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０の上面が、樹脂膜８２で被覆保護されている。これにより、圧電素子４６において、インク１１０による侵食の耐性が確保されるようになっている。また、金属配線８６も、樹脂保護膜８８で被覆保護され、インク１１０による侵食が防止されるようになっている。
Further, the upper surface of the low water permeability insulating film (SiOx film) 80 of the
また、圧電素子４６の上方は、樹脂膜８２で被覆保護され、樹脂保護膜８８が被覆されない構成になっている。樹脂膜８２は、柔軟性がある樹脂層であるため、このような構成により、圧電素子４６（振動板４８）の変位阻害が防止されるようになっている（上下方向に好適に撓み変形可能とされている）。つまり、圧電素子４６上方の樹脂層は、薄い方がより変位阻害の抑制効果が高くなるので、樹脂保護膜８８を被覆しないようにしている。
The upper portion of the
駆動ＩＣ６０は、隔壁４２で規定されたインクプール室３８の外側で、かつ天板４０と振動板４８との間に配置されており、振動板４８や天板４０から露出しない（突出しない）構成とされている。したがって、インクジェット記録ヘッド３２の小型化が実現可能となっている。
The
また、その駆動ＩＣ６０の周囲は樹脂材５８で封止され、駆動ＩＣ６０の下面には、複数のバンプ６２がマトリックス状に所定高さ突設されており、振動板４８上に圧電素子４６が形成された駆動部５３の金属配線８６にフリップチップ実装されるようになっている。したがって、圧電素子４６に対する高密度接続が容易に実現可能であり、駆動ＩＣ６０の高さの低減を図ることができる（薄くすることができる）。これによっても、インクジェット記録ヘッド３２の小型化が実現可能となっている。
Further, the periphery of the
また、図３において、駆動ＩＣ６０の外側には、バンプ６４が設けられている。このバンプ６４は、天板４０に設けられる金属配線９０と、駆動部５３に設けられる金属配線８６とを接続しており、当然ながら、駆動部５３に実装された駆動ＩＣ６０の高さよりも高くなるように設けられている。
In FIG. 3, bumps 64 are provided outside the driving
したがって、図４、図５で示すように、インクジェット記録装置１０の本体側に設けられて、インクの吐出を制御するボード７４から天板４０の金属配線９０に通電され、その天板４０の金属配線９０からバンプ６４を経て金属配線８６に通電され、そこから駆動ＩＣ６０に通電される構成である。そして、その駆動ＩＣ６０により、所定のタイミングで圧電素子４６に電圧が印加され、振動板４８が上下方向に撓み変形することにより、圧力室５０内に充填されたインク１１０が加圧されて、ノズル５６からインク滴が吐出する構成である。
Accordingly, as shown in FIGS. 4 and 5, the
インク滴を吐出するノズル５６は、圧力室５０毎に１つずつ設けられ、圧力室５０に接続された連通路５５を介して、圧力室５０と連通している。圧力室５０とインクプール室３８とは、圧電素子４６を回避するとともに、振動板４８に穿設された貫通孔４８Ａを通るインク流路６６と、圧力室５０から図４において水平方向へ向かって延設されたインク流路６８とが連通することによって接続されている。このインク流路６８は、インクジェット記録ヘッド３２の製造時に、インク流路６６とのアライメントが可能なように（確実に連通するように）、予め実際のインク流路６６との接続部分よりも少し長めに設けられている。
One
次に、上記のインクジェット記録ヘッド３２の製造方法について説明する。本実施形態に係るインクジェット記録ヘッド３２は、総じていえば、シリコン基板７０に圧力室５０を形成すると共に、圧力室５０に充填材７８を充填してその充填材上に振動板４８を積層し（図６−１、図６−２、図７−１、図７−２に示す第１製造過程）、さらに、圧電素子４６などからなる駆動部５３を振動板４８上に形成すると共に、この駆動部５３上にガラス基板（ガラス製の天板４０）を積層する（図８−１、図８−２、図９−１、図９−２、図１０に示す第２製造過程）ことで製造される。
図６−１、図６−２には、圧力室５０及び振動板４８をシリコン基板７０に形成する第１製造過程について、概略的に示されている。
Next, a method for manufacturing the ink
FIGS. 6A and 6B schematically illustrate a first manufacturing process in which the
まず、図６−１（Ａ）に示すように、所定の厚さ（例えば、３００μｍ）のシリコン基板７０を用意する。次に、図６−１（Ｂ）に示すように、シリコン基板７０に圧力室５０となる溝部７２を形成すると共に（請求項１の第１工程に相当）、その溝部７２の周辺に溝部７２と深さが同一のダミー孔７６を形成する（請求項２の第６工程に相当）。
First, as shown in FIG. 6A, a
ダミー孔７６は、図１１に示すように、例えば、マトリックス状に形成された溝部７２の間に、その隙間を縫うように形成される。また、これらの溝部７２及びダミー孔７６は、ドライエッチング及びウェットエッチングなどにより形成される。
この溝部７２及びダミー孔７６の深さによって、以下の工程で充填される充填材の底面の位置、すなわち、以下の工程で検出される研磨終点の終点位置が決定される。したがって、溝部７２及びダミー孔７６の深さは、形成したいシリコン基板７０の厚さに応じて調整される。
また、溝部７２に充填された充填材によって検出される研磨終点の終点位置と、ダミー孔７６に充填された充填材によって検出される研磨終点の終点位置とを、一致されるべく、ダミー孔７６の深さは、溝部７２の深さと完全同一であることが望ましいが、必要な研磨終点の検出精度において許容できる範囲で、略同一であればよい。
As shown in FIG. 11, the dummy holes 76 are formed, for example, so as to sew the gaps between the
The depth of the
In addition, the
次に、図６−１（Ｃ）に示すように、スクリーン印刷法などにより、溝部７２に充填材７８を充填すると共に（請求項１の第２工程に相当）、ダミー孔７６にも充填材７８を充填する（請求項２の第６工程に相当）。
Next, as shown in FIG. 6C, the
本実施形態では、充填材７８として、硬化後の研磨レートが、シリコン基板７０よりも小さいガラス粉末を練りこんだペーストガラス（硬化後の主成分はシリカ）を用いている。これにより、硬化後の充填材７８は、シリコン基板７０よりも研磨抵抗が高い（削りにくい）。
In this embodiment, paste glass (a main component after curing is silica) in which glass powder having a polishing rate after curing smaller than that of the
充填材７８が充填されたシリコン基板７０を加熱処理することにより、溝部７２及びダミー孔７６に充填された充填材７８を焼成して硬化させる。これにより、充填材７８中の溶剤揮発による「肉痩せ」が生じる。充填材７８の焼成後の肉痩せが生じても、溝部７２及びダミー孔７６が完全に埋め込まれ、シリコン基板７０の表面（上面）よりも上方に盛り上がるように、溝部７２及びダミー孔７６に充填される充填材７８の量が調整される。
By heating the
シリコン基板７０の表面（上面）から上方にはみ出している充填材７８を研磨などの表面処理することにより、充填材７８の表面（上面）を平滑にする。この表面処理による仕上げ面は、目視上、鏡面となる程度、具体的には、仕上げ面の表面粗さが、Ｒａ０．０１〜０．５μｍの範囲となるように、表面処理を行う。
The surface (upper surface) of the
次に、図６−１（Ｄ）に示すように、平滑にされた充填材７８の表面に、薄膜でなる振動板４８を堆積形成する（請求項１の第３工程に相当）。振動板４８の材質は、充填材７８とのエッチング選択性が得られるものであればよく、例えば、所定の厚さ（例えば、５μｍ）のポリシリコンを用いる。なお、振動板を成膜する前に、充填材７８とのエッチング選択性が得られる材質の薄膜（例えば、ゲルマニウム薄膜）を成膜すれば、振動板の材質は問われず、例えば、ＳｉＯ２などを用いてもよい。
Next, as shown in FIG. 6D, a
次に、図６−１（Ｅ）に示すように、シリコン基板７０の裏面（下面）から粗研磨する。
Next, as shown in FIG. 6E, rough polishing is performed from the back surface (lower surface) of the
次に、図６−２（Ｆ）に示すように、シリコン基板７０の裏面（下面）からＣＭＰ研磨装置によりＣＭＰ研磨し、溝部７２及びダミー孔７６に充填された充填材７８による研磨抵抗の変化により、研磨終点を検出して、シリコン基板７０の基板厚を所定値にする（請求項１の第４工程に相当）。
Next, as shown in FIG. 6-2 (F), the polishing resistance is changed by the
研磨終点の検出は、研磨抵抗が高まることで生じるＣＭＰ研磨装置の電流値の上昇を検知することによって行う。また、研磨抵抗が高まることで生じる研磨音響の変化によって、研磨終点の検出をしてもよい。また、ＣＭＰ研磨装置に予め設けられている研磨量を測定するゲージを用い、単位時間当たりの研磨量が著しく下がる状態を検知することで、研磨終点を検出してもよい。 The polishing end point is detected by detecting an increase in the current value of the CMP polishing apparatus caused by an increase in polishing resistance. Further, the polishing end point may be detected by a change in polishing sound caused by an increase in polishing resistance. Further, the polishing end point may be detected by detecting a state in which the polishing amount per unit time is remarkably lowered by using a gauge for measuring the polishing amount provided in advance in the CMP polishing apparatus.
次に、図６−２（Ｇ）に示すように、シリコン基板７０の裏面（下面）側から充填材７８をエッチングなどにより除去する（請求項１の第５工程に相当）。
Next, as shown in FIG. 6G, the
充填材７８を除去した後に、溝部７２に内壁面に、炭化珪素（ＳｉＣ）、珪素窒化物（ＳｉＮ）などから選ばれる保護膜７９を形成する。これにより、圧力室５０の内壁の耐液性を高められる。
After removing the
次に、図６−２（Ｈ）に示すように、シリコン基板７０の裏面（下面）側の端面に、接着剤７３を塗布する。
Next, as shown in FIG. 6B, an adhesive 73 is applied to the end surface on the back surface (lower surface) side of the
次に、図６−２（Ｉ）に示すように、連通路５５が形成された連通路プレート７７をシリコン基板７０の裏面（下面）に接合し、さらに、ノズル５６が形成されたノズルプレート７５を連通路プレート７７に接合する。
Next, as shown in FIG. 6-2 (I), the
このように、本実施形態では、圧力室５０となる溝部７２及びダミー孔７６に充填された充填材７８による研磨抵抗の変化により、研磨終点を検出して、基板厚を所定値にするので、研磨深さを一定に制御できる。このため、基板厚さ寸法が一定にでき、シリコン基板７０に形成される圧力室５０の高さ精度を得られる。
Thus, in this embodiment, the polishing end point is detected and the substrate thickness is set to a predetermined value by the change in the polishing resistance due to the filling
本実施形態では、溝部７２だけでなく、ダミー孔７６に充填された充填材７８による研磨抵抗の変化も利用するので、研磨抵抗の変化が大きくなり、研磨終点を検出する際の検出精度が高まる。
In the present embodiment, not only the
連通路プレート７７を基板に接合する際に、接着剤を使用する場合は、接着剤をダミー孔７６に逃がせるので、圧力室５０となる溝部７２等に接着剤がはみ出すのを防止できる。
When an adhesive is used when the
図６に示す例では、溝部７２に充填された充填材７８及びダミー孔７６に充填された充填材７８の両方による研磨抵抗の変化も利用するものであるが、溝部７２に充填された充填材７８及びダミー孔７６に充填された充填材７８のどちらか一方による研磨抵抗の変化も利用してもよい。
In the example shown in FIG. 6, the change in polishing resistance due to both the
また、図７に示すように、シリコン基板７０を貫通するように、連通路５５をシリコン基板７０に形成すると共に、ダミー孔７６がシリコン基板７０を貫通するように形成する構成であっても良い。なお、図７に示す例は、溝部７２に充填された充填材７８による研磨抵抗の変化を利用せず、ダミー孔７６に充填された充填材７８による研磨抵抗の変化を利用するものである。
As shown in FIG. 7, the
まず、図７−１（Ａ）に示すように、所定の厚さ（例えば、３００μｍ）のシリコン基板７０を用意する。次に、図７−１（Ｂ）に示すように、シリコン基板７０に連通路５５及び圧力室５０の一部となる貫通孔７１を形成すると共に、その貫通孔７１の周辺にシリコン基板７０を貫通するダミー孔７６を形成する。これらの貫通孔７１及びダミー孔７６は、ドライエッチング及びウェットエッチングなどにより形成される。ダミー孔７６は、図１１に示すように、例えば、マトリックス状に形成された溝部７２の間に、その隙間を縫うように形成される。
次に、図７−１（Ｃ）に示すように、圧力室５０となる溝部７２を形成すると共に（請求項７の第１工程に相当）、ダミー孔７６の孔幅(孔径）を拡大する拡大溝部６９を形成する（請求項７の第２工程に相当）。これにより、ダミー孔７６の中間部に段が形成される。これらの溝部７２及び拡大溝部６９も、ドライエッチング及びウェットエッチングなどにより形成される。
この拡大溝部６９の深さによって、以下の工程で拡大溝部６９に充填される充填材の底面の位置（研磨抵抗が変化する位置）、すなわち、以下の工程で検出される研磨終点の終点位置が決定される。したがって、拡大溝部６９の深さは、形成したいシリコン基板７０の厚さに応じて調整される。
First, as shown in FIG. 7A, a
Next, as shown in FIG. 7-1 (C), a
Depending on the depth of the
次に、図７−１（Ｄ）に示すように、スクリーン印刷法などにより、貫通孔７１及び溝部７２に充填材７８を充填すると共に、拡大溝部６９及びダミー孔７６にも充填材７８を充填する（請求項７の第３工程に相当）。
Next, as shown in FIG. 7-1 (D), the filling
本実施形態では、充填材７８として、硬化後の研磨レートが、シリコン基板７０よりも小さいガラス粉末を練りこんだペーストガラス（硬化後の主成分はシリカ）を用いている。これにより、硬化後の充填材７８は、シリコン基板７０よりも研磨抵抗が高い（削りにくい）。
In this embodiment, paste glass (a main component after curing is silica) in which glass powder having a polishing rate after curing smaller than that of the
充填材７８が充填されたシリコン基板７０を加熱処理することにより、貫通孔７１、溝部７２、拡大溝部６９及びダミー孔７６に充填された充填材７８を焼成して硬化させる。これにより、充填材７８中の溶剤揮発による「肉痩せ」が生じる。充填材７８の焼成後の肉痩せが生じても、貫通孔７１、溝部７２、拡大溝部６９及びダミー孔７６が完全に埋め込まれ、シリコン基板７０の表面（上面）よりも上方に盛り上がるように、貫通孔７１、溝部７２、拡大溝部６９及びダミー孔７６に充填される充填材７８の量が調整される。
By heating the
シリコン基板７０の表面（上面）から上方にはみ出している充填材７８を研磨などの表面処理することにより、充填材７８の表面（上面）を平滑にする。
この表面処理による仕上げ面は、目視上、鏡面となる程度、具体的には、仕上げ面の表面粗さが、Ｒａ０．０１〜０．５μｍの範囲となるように、表面処理を行う。
The surface (upper surface) of the
The finished surface by this surface treatment is subjected to a surface treatment so that it is visually mirror-finished, specifically, the finished surface has a surface roughness in the range of Ra 0.01 to 0.5 μm.
次に、図７−１（Ｅ）に示すように、平滑にされた充填材７８の表面に、薄膜でなる振動板４８を堆積形成する（請求項７の第４工程に相当）。振動板４８の材質は、充填材７８とのエッチング選択性が得られるものであればよく、例えば、所定の厚さ（例えば、５μｍ）のポリシリコンを用いる。なお、振動板を成膜する前に、充填材７８とのエッチング選択性が得られる材質の薄膜（例えば、ゲルマニウム薄膜）を成膜すれば、振動板の材質は問われず、例えば、ＳｉＯ２などを用いてもよい。
Next, as shown in FIG. 7E, a
次に、図７−１（Ｆ）に示すように、シリコン基板７０の裏面（下面）から粗研磨した後、シリコン基板７０の裏面（下面）からＣＭＰ研磨装置によりＣＭＰ研磨し、溝部７２及びダミー孔７６に充填された充填材７８による研磨抵抗の変化により、研磨終点を検出して、シリコン基板７０の基板厚を所定値にする（請求項７の第５工程に相当）。
Next, as shown in FIG. 7-1 (F), after rough polishing from the back surface (lower surface) of the
研磨終点の検出は、研磨抵抗が高まることで生じるＣＭＰ研磨装置の電流値の上昇を検知することによって行う。また、研磨抵抗が高まることで生じる研磨音響の変化によって、研磨終点の検出をしてもよい。また、ＣＭＰ研磨装置に予め設けられている研磨量を測定するゲージを用い、単位時間当たりの研磨量が著しく下がる状態を検知することで、研磨終点を検出してもよい。 The polishing end point is detected by detecting an increase in the current value of the CMP polishing apparatus caused by an increase in polishing resistance. Further, the polishing end point may be detected by a change in polishing sound caused by an increase in polishing resistance. Further, the polishing end point may be detected by detecting a state in which the polishing amount per unit time is remarkably lowered by using a gauge for measuring the polishing amount provided in advance in the CMP polishing apparatus.
次に、図７−２（Ｇ）に示すように、シリコン基板７０の裏面（下面）側から充填材７８をエッチングなどにより除去する（請求項７の第６工程に相当）。
Next, as shown in FIG. 7-2 (G), the
充填材７８を除去した後に、溝部７２に内壁面に、炭化珪素（ＳｉＣ）、珪素窒化物（ＳｉＮ）などから選ばれる保護膜７９を形成してもよい。これにより、圧力室５０の内壁の耐液性を高められる。 次に、図７−２（Ｈ）に示すように、シリコン基板７０の裏面（下面）側の端面に、接着剤７３を塗布して、ノズル５６が形成されたノズルプレート７５をシリコン基板７０の裏面（下面）に接合する。
After removing the
以上のように、図７に示す例では、連通路５５をシリコン基板７０に形成すると共に、ダミー孔７６がシリコン基板７０を貫通するように形成されており、連通路５５及びダミー孔７６は大気と連通している。このため、例えば、圧電素子４６を形成する際に、高温が印加された場合であっても、熱膨張によるシリコン基板７０の破壊を防止できる。 続いて、圧電素子４６などからなる駆動部５３を振動板４８上に形成すると共に、この駆動部５３上にガラス基板（ガラス製の天板４０）を積層して形成する第２製造過程について説明する。
As described above, in the example shown in FIG. 7, the
なお、この第２製造過程は、例えば、平滑にされた表面に、振動板４８が形成される工程（図６−１（Ｄ）、図７−２（Ｅ）参照）と、シリコン基板７０の裏面（下面）から研磨する工程（図６−１（Ｅ）、図７−２（Ｆ）参照）との間に行われる。
The second manufacturing process includes, for example, a process of forming the
図８−１（Ａ）に示すように、振動板４８に、インク流路６６の形成用の貫通孔４８Ａを形成する。
As shown in FIG. 8A, a through
次に、図８−１（Ｂ）に示すように、例えば、スパッタ法により、振動板４８の上面に下部電極５２を積層し、振動板４８の上面に積層された下部電極５２をパターニングする。具体的には、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング、ＲＩＥ法によるエッチング、酸素プラズマによるレジスト剥離である。この下部電極５２が接地電位となる。
Next, as shown in FIG. 8B, the
次に、図８−１（Ｃ）で示すように、下部電極５２の上面に、圧電素子４６の材料であるＰＺＴ膜と上部電極５４を順にスパッタ法で積層し、図８−１（Ｄ）で示すように、圧電素子４６（ＰＺＴ膜）及び上部電極５４をパターニングする。
Next, as shown in FIG. 8-1 (C), a PZT film, which is a material of the
具体的には、ＰＺＴ膜スパッタ（膜厚３μｍ〜１５μｍ）、金属膜スパッタ（膜厚５００Å〜３０００Å）、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（エッチング）、酸素プラズマによるレジスト剥離である。下部及び上部の電極材料としては、例えば圧電素子であるＰＺＴ材料との親和性が高く、耐熱性がある、Ａｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｔ等が挙げられる。 Specifically, PZT film sputtering (film thickness 3 μm to 15 μm), metal film sputtering (film thickness 500 μm to 3000 μm), resist formation by photolithography, patterning (etching), and resist stripping by oxygen plasma. Examples of the lower and upper electrode materials include Au, Ir, Ru, and Pt that have high affinity with the PZT material that is a piezoelectric element and have heat resistance.
次に、図８−２（Ｅ）で示すように、上面に露出している下部電極５２と上部電極５４の上面に低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０を積層し、更に、その低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０の上面に、耐インク性と柔軟性を有する樹脂膜８２、例えばポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコン系等の樹脂膜を積層して、それらをパターニングすることで、圧電素子４６と金属配線８６を接続するための開口８４（コンタクト孔）を形成する。
Next, as shown in FIG. 8-2 (E), a low water permeable insulating film (SiOx film) 80 is laminated on the upper surface of the
具体的には、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法にてダングリングボンド密度が高い低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０を着膜する、感光性ポリイミド（例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Ｄｕｒｉｍｉｄｅ７５２０）を塗布・露光・現像することでパターニングを行う、ＣＦ4系ガスを用いたＲｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ（ＲＩＥ）法で上記感光性ポリイミドをマスクとしてＳｉＯｘ膜をエッチングする、という加工を行う。なお、ここでは低透水性絶縁膜としてＳｉＯｘ膜を用いたが、ＳｉＮｘ膜、ＳｉＯｘＮｙ膜等であってもよい。 Specifically, a photosensitive polyimide (for example, a photosensitive polyimide manufactured by Fuji Film Arch Co., Ltd.) is used to deposit a low water-permeable insulating film (SiOx film) 80 having a high dangling bond density by a chemical vapor deposition (CVD) method. Durimide 7520) is coated, exposed and developed to perform patterning, and the reactive ion etching (RIE) method using CF 4 gas is used to etch the SiOx film using the photosensitive polyimide as a mask. Although the SiOx film is used here as the low water permeable insulating film, it may be a SiNx film, a SiOxNy film, or the like.
次に、図８−２（Ｆ）で示すように、開口８４内の上部電極５４と樹脂膜８２の上面に金属膜を積層し、金属配線８６をパターニングする。具体的には、スパッタ法にてＡｌ膜（厚さ１μｍ）を着膜する、ホトリソグラフィー法でレジストを形成する、塩素系のガスを用いたＲＩＥ法にてＡｌ膜をエッチングする、酸素プラズマにてレジスト膜を剥離する、という加工を行い、上部電極５４と金属配線８６（Ａｌ膜）とを接合する。なお、図示しないが、下部電極５２の上にも開口８４が設けられ、上部電極５４と同様に金属配線８６と接続されている。
Next, as shown in FIG. 8B, a metal film is laminated on the upper surface of the
次に、図８−２（Ｇ）で示すように、金属配線８６及び樹脂膜８２の上面に樹脂保護膜８８（例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Ｄｕｒｉｍｉｄｅ７３２０）を積層してパターニングする。この樹脂保護膜８８は、樹脂膜８２と同種の樹脂材料で構成される。また、このとき、圧電素子４６の上方で、金属配線８６がパターニングされていない部位には、樹脂保護膜８８を積層しないようにする（樹脂膜８２のみが積層されるようにする）。
Next, as shown in FIG. 8-2 (G), a resin protective film 88 (for example, photosensitive polyimide Durimide 7320 manufactured by Fuji Film Arch Co., Ltd.) is laminated on the upper surfaces of the
ここで、圧電素子４６の上方（樹脂膜８２の上面）に樹脂保護膜８８を積層しないのは、振動板４８（圧電素子４６）の変位（上下方向の撓み変形）が阻害されるのを防止するためである。また、圧電素子４６の上部電極５４から引き出す（上部電極５４に接続される）金属配線８６が樹脂製の保護膜８８で被覆されると、その樹脂保護膜８８は、金属配線８６が積層される樹脂膜８２と同種の樹脂材料で構成されているため、金属配線８６を被覆するそれらの接合力が強固になり、界面からのインク１１０の侵入による金属配線８６の腐食を防止することができる。
Here, the fact that the resin
なお、この樹脂保護膜８８は、隔壁４２（感光性ドライフィルム９８）とも同種の樹脂材料となっているため、この隔壁４２（感光性ドライフィルム９８）に対する接合力も強固になっている。したがって、その界面からのインク１１０の侵入がより一層防止される構成である。また、このように、同種の樹脂材料で構成されると、それらの熱膨張率が略等しくなるので、熱応力の発生が少なくて済む利点もある。
In addition, since this resin
次に、図８−２（Ｈ）で示すように、金属配線８６にバンプ６２を介して駆動ＩＣ６０をフリップチップ実装する。このとき、駆動ＩＣ６０は、予め半導体ウエハプロセスの終りに実施されるグラインド工程にて、所定の厚さ（７０μｍ〜３００μｍ）に加工されている。駆動ＩＣ６０が厚すぎると、隔壁４２のパターニングやバンプ６４の形成が困難になったりする。
Next, as shown in FIG. 8-2 (H), the
駆動ＩＣ６０を金属配線８６にフリップチップ実装するためのバンプ６２の形成方法には、電界メッキ、無電界メッキ、ボールバンプ、スクリーン印刷等が適用できる。
こうして、シリコン基板７０上に駆動部５３が製造され、この駆動部５３に、例えばガラス製の天板４０が結合（接合）される。なお、以下の図９−１、図９−２では、説明の便宜上、配線形成面を下面として説明するが、実際の工程では上面になる。
As a method for forming the
Thus, the
ガラス製天板４０の製造においては、図９−１（Ａ）で示すように、天板４０自体が支持体となる程度の強度を確保できる厚み（０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ）を持っているので、別途支持体を設ける必要がない。まず、図９−１（Ｂ）で示すように、天板４０の下面に金属配線９０を積層してパターニングする。具体的には、スパッタ法にてＡｌ膜（厚さ１μｍ）を着膜する、ホトリソグラフィー法でレジストを形成する、塩素系のガスを用いたＲＩＥ法にてＡｌ膜をエッチングする、酸素プラズマにてレジスト膜を剥離する、という加工である。
In manufacture of the
そして、図９−１（Ｃ）で示すように、金属配線９０が形成された面に樹脂膜９２（例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Ｄｕｒｉｍｉｄｅ７３２０）を積層してパターニングする。なお、このとき、一部の金属配線９０には、バンプ６４を接合するため、樹脂膜９２を積層しないようにする。
Then, as shown in FIG. 9-1 (C), a resin film 92 (for example, photosensitive polyimide Durimide 7320 manufactured by Fuji Film Arch Co., Ltd.) is laminated and patterned on the surface on which the
次に、図９−１（Ｄ）で示すように、天板４０の金属配線９０が形成された面に、ホトリソグラフィー法でレジストをパターニングする。金属配線９０が形成されていない面は、保護用レジスト９４で全面を覆う。ここで、保護用レジスト９４を塗布するのは、次のウエット（ＳｉＯ2）エッチング工程で、天板４０が金属配線９０を形成した面の裏面からエッチングされるのを防止するためである。なお、天板４０に感光性ガラスを用いた場合には、この保護用レジスト９４の塗布工程を省略することができる。
Next, as shown in FIG. 9-1 (D), a resist is patterned by a photolithography method on the surface of the
次いで、図９−２（Ｅ）で示すように、天板４０にＨＦ溶液によるウエット（ＳｉＯ2）エッチングを行い、その後、保護用レジスト９４を酸素プラズマにて剥離する。そして、図９−２（Ｆ）で示すように、天板４０に形成された開口４０Ａ部分に感光性ドライフィルム９６（例えば、日立化成工業株式会社製Ｒａｙｔｅｃ ＦＲ−５０２５：２５μｍ厚）を露光・現像によりパターニングする（架設する）。この感光性ドライフィルム９６が圧力波を緩和するエアダンパー４４となる。
Next, as shown in FIG. 9-2 (E), the
そして次に、図９−２（Ｇ）で示すように、樹脂膜９２に感光性ドライフィルム９８（１００μｍ厚）を積層して露光・現像によりパターニングする。この感光性ドライフィルム９８がインクプール室３８を規定する隔壁４２となる。なお、隔壁４２は、感光性ドライフィルム９８に限定されるものではなく、樹脂塗布膜（例えば、化薬マイクロケム社のＳＵ−８レジスト）としてもよい。このときには、スプレー塗布装置にて塗布し、露光・現像をすればよい。
Then, as shown in FIG. 9-2 (G), a photosensitive dry film 98 (100 μm thickness) is laminated on the
そして最後に、図９−２（Ｈ）で示すように、樹脂膜９２が積層されていない金属配線９０にバンプ６４をメッキ法等で形成する。このバンプ６４が駆動ＩＣ６０側の金属配線８６と電気的に接続するため、図示するように、感光性ドライフィルム９８（隔壁４２）よりもその高さが高くなるように形成されている。
Finally, as shown in FIG. 9-2 (H), bumps 64 are formed by plating or the like on the
こうして、天板４０の製造が終了したら、図１０（Ａ）で示すように、この天板４０を駆動部５３に被せて、両者を熱圧着により結合（接合）する。すなわち、感光性ドライフィルム９８（隔壁４２）を感光性樹脂層である樹脂保護膜８８に接合し、バンプ６４を金属配線８６に接合する。
Thus, when the manufacture of the
このとき、感光性ドライフィルム９８（隔壁４２）の高さよりもバンプ６４の高さの方が高いので、感光性ドライフィルム９８（隔壁４２）を樹脂保護膜８８に接合することにより、バンプ６４が金属配線８６に自動的に接合される。つまり、半田バンプ６４は高さ調整が容易なので（潰れやすいので）、感光性ドライフィルム９８（隔壁４２）によるインクプール室３８の封止とバンプ６４の接続が容易にできる。
At this time, since the height of the
隔壁４２とバンプ６４の接合が終了したら、図１０（Ｂ）で示すように、駆動ＩＣ６０に封止用樹脂材５８（例えば、エポキシ樹脂）を注入する。このように樹脂材５８を注入して駆動ＩＣ６０を封止すると、駆動ＩＣ６０を水分等の外部環境から保護できる。
When the bonding between the
以上のようにして製造されるインクジェット記録ヘッド３２を備えたインクジェット記録装置１０において、次に、その作用を説明する。まず、インクジェット記録装置１０に印刷を指令する電気信号が送られると、給紙トレイ２６から記録紙Ｐが１枚ピックアップされ、副走査機構１８により、所定の位置へ搬送される。
Next, the operation of the
一方、インクジェット記録ユニット３０では、すでにインクタンク３４からインク供給ポート３６を介してインクジェット記録ヘッド３２のインクプール室３８にインク１１０が注入（充填）され、インクプール室３８に充填されたインク１１０は、インク流路６６、６８を経て圧力室５０へ供給（充填）されている。そして、このとき、ノズル５６の先端（吐出口）では、インク１１０の表面が圧力室５０側に僅かに凹んだメニスカスが形成されている。
On the other hand, in the ink
そして、キャリッジ１２に搭載されたインクジェット記録ヘッド３２が主走査方向に移動しながら、複数のノズル５６から選択的にインク滴を吐出することにより、記録紙Ｐの所定のバンド領域に、画像データに基づく画像の一部を記録する。すなわち、ボード７４からのインク吐出指令が、金属配線９０、バンプ６４、金属配線８６を経て駆動ＩＣ６０に伝達される。そして、その駆動ＩＣ６０により、所定のタイミングで、所定の圧電素子４６に電圧を印加し、振動板４８を上下方向に撓み変形させて（面外振動させて）、圧力室５０内のインク１１０を加圧し、所定のノズル５６からインク滴として吐出させる。
The ink
こうして、記録紙Ｐに画像データに基づく画像の一部が記録されたら、副走査機構１８により、記録紙Ｐを所定ピッチ搬送させ、上記と同様に、インクジェット記録ヘッド３２を主走査方向に移動しながら、再度複数のノズル５６から選択的にインク滴を吐出することにより、記録紙Ｐの次のバンド領域に、画像データに基づく画像の一部を記録する。そして、このような動作を繰り返し行い、記録紙Ｐに画像データに基づく画像が完全に記録されたら、副走査機構１８により、記録紙Ｐを最後まで搬送し、排紙トレイ２８上に記録紙Ｐを排出する。これにより、記録紙Ｐへの印刷処理（画像記録）が完了する。
When a part of the image based on the image data is recorded on the recording paper P in this way, the recording paper P is conveyed by a predetermined pitch by the
ここで、このインクジェット記録ヘッド３２は、インクプール室３８が、振動板４８（圧電素子４６）を間に置いて圧力室５０の反対側（上側）に設けられている。換言すれば、インクプール室３８と圧力室５０の間に振動板４８（圧電素子４６）が配置され、インクプール室３８と圧力室５０が同一水平面上に存在しないように構成されている。したがって、圧力室５０が互いに近接配置され、ノズル５６が高密度なマトリックス状に配設されている。
Here, in the ink
また、圧電素子４６に電圧を印加する駆動ＩＣ６０は、振動板４８と天板４０との間に配設され、振動板４８や天板４０より外部へ露出しない（突出しない）構成とされている（インクジェット記録ヘッド３２内に内蔵されている）。したがって、インクジェット記録ヘッド３２の外部に駆動ＩＣ６０を実装する場合に比べて、圧電素子４６と駆動ＩＣ６０の間を接続する金属配線８６の長さが短くて済み、これによって、金属配線８６の低抵抗化と高密度接続が実現されている。つまり、実用的な配線抵抗値で、ノズル５６の高密度化を実現することができ、高解像度化を実現することができる。
The
また、上記したように、インクの吐出を制御するボード７４（図５参照）と接続される金属配線９０が、インクプール室３８の天板４０に形成され、更に、その金属配線９０と、駆動ＩＣ６０が接続されている金属配線８６とが、振動板４８と天板４０との間に配置されたバンプ６４で接続されるように構成されているので、その電気接続が容易にでき、かつ、従来、駆動ＩＣ６０とボード７４とを接続していたＦＰＣ等を省略することができる。つまり、このような構成を採用することにより、部品点数を削減することができるので、インクジェット記録ヘッド３２の小型化を実現することができる。
Further, as described above, the
具体的には、従来のＦＰＣ方式による電気接続では、ノズル解像度は６００ｎｐｉ（ｎｏｚｚｌｅ ｐｅｒ ｐｉｔｃｈ）が限界であったが、本発明の方式では、容易に１２００ｎｐｉ配列が可能となった。また、サイズについては、６００ｎｐｉのノズル配列を例にとって比較した場合、ＦＰＣを用いなくて済むため、１／２以下にすることが可能となった。 Specifically, with the conventional FPC system electrical connection, the nozzle resolution is limited to 600 npi (nozzle per pitch), but with the system of the present invention, it is possible to easily arrange 1200 npi. In addition, the size can be reduced to 1/2 or less because the FPC is not used when the 600 npi nozzle arrangement is compared as an example.
また、その金属配線９０は樹脂膜９２で被覆されているので、インクによる金属配線９０の腐食は防止されている。また、上記したように、天板４０にエアダンパー４４を設けるようにしたので、エアダンパー４４の大きさや位置等の変更を自由に行うことができる。つまり、エアダンパー４４の最適化が容易にできる。そして、これにより、天板４０に形成する金属配線９０の引き回しの自由度も向上させることができる。
Further, since the
その他、上記実施例のインクジェット記録装置１０では、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインクジェット記録ユニット３０がそれぞれキャリッジ１２に搭載され、それら各色のインクジェット記録ヘッド３２から画像データに基づいて選択的にインク滴が吐出されてフルカラーの画像が記録紙Ｐに記録されるようになっているが、本発明におけるインクジェット記録は、記録紙Ｐ上への文字や画像の記録に限定されるものではない。
In addition, in the
すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成するなど、工業的に用いられる液滴噴射装置全般に対して、本発明に係るインクジェット記録ヘッド３２を適用することができる。
That is, the recording medium is not limited to paper, and the liquid to be ejected is not limited to ink. For example, industrially used liquids such as creating color filters for displays by discharging ink onto polymer films or glass, or forming bumps for component mounting by discharging solder in a welded state onto a substrate The ink
また、上記実施例のインクジェット記録装置１０では、主走査機構１６と副走査機構１８を有するＰａｒｔｉａｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＰＷＡ）の例で説明したが、本発明におけるインクジェット記録は、これに限定されず、紙幅対応のいわゆるＦｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＦＷＡ）であってもよい。むしろ、本発明は、高密度ノズル配列を実現するのに有効なものであるため、１パス印字を必要とするＦＷＡには好適である。
In the
本発明は、本実施形態に限るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変形、変更、改良が可能である。 The present invention is not limited to the present embodiment, and various modifications, changes, and improvements can be made without departing from the gist of the present invention.
３２ インクジェット記録ヘッド
４８ 振動板
５０ 圧力室
７０ シリコン基板
７２ 溝部
７６ ダミー孔
７８ 充填材
32
Claims (7)
前記溝部に充填材を充填する第２工程と、
前記充填材が充填された溝部上に振動板、電極及び圧電素子を積層する第３工程と、
前記基板の裏面側を研磨し、前記溝部に充填された充填材による研磨抵抗の変化により、研磨終点を検出して、基板厚を所定値にする第４工程と、
前記溝部に充填された充填材を前記基板の裏面側から除去する第５工程と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 A first step of forming a groove serving as a pressure chamber on the surface side of the substrate;
A second step of filling the groove with a filler;
A third step of laminating a diaphragm, an electrode, and a piezoelectric element on the groove filled with the filler;
A fourth step of polishing the back side of the substrate, detecting a polishing end point by a change in polishing resistance due to the filler filled in the groove, and setting the substrate thickness to a predetermined value;
A fifth step of removing the filler filled in the groove from the back side of the substrate;
A method for manufacturing a droplet discharge head, comprising:
前記第４工程は、前記ダミー孔及び前記溝部に充填された充填材による研磨抵抗の変化により、研磨終点を検出することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。 Forming a dummy hole having substantially the same depth as the groove portion around the groove portion, and filling the dummy hole with a filler;
2. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, wherein in the fourth step, a polishing end point is detected based on a change in polishing resistance caused by a filler filled in the dummy hole and the groove.
前記第５工程及び前記第７工程の後に、プレートを前記基板の裏面に接合して、前記溝部及び前記ダミー孔を封止する第８工程と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。 A seventh step of removing the filler filled in the dummy holes from the back side of the substrate;
After the fifth step and the seventh step, an eighth step of sealing the groove and the dummy hole by bonding a plate to the back surface of the substrate;
5. The method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, comprising:
前記溝部の周辺にダミー孔を形成する第２工程と、
前記溝部及び前記ダミー孔に充填材を充填する第３工程と、
前記充填材が充填された溝部上に振動板、電極及び圧電素子を積層する第４工程と、
前記基板の裏面側を研磨し、前記ダミー孔に充填された充填材による研磨抵抗の変化により、研磨終点を検出して、基板厚を所定値にする第５工程と、
前記溝部に充填された充填材を前記基板の裏面側から除去する第６工程と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 A first step of forming a groove on the surface side of the substrate;
A second step of forming a dummy hole around the groove,
A third step of filling the groove and the dummy hole with a filler;
A fourth step of laminating a diaphragm, an electrode, and a piezoelectric element on the groove filled with the filler;
A fifth step of polishing the back side of the substrate, detecting a polishing end point by a change in polishing resistance due to the filler filled in the dummy hole, and setting the substrate thickness to a predetermined value;
A sixth step of removing the filler filled in the groove from the back side of the substrate;
A method for manufacturing a droplet discharge head, comprising:
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2006129614A JP2007301737A (en) | 2006-05-08 | 2006-05-08 | Manufacturing method for liquid droplet ejection head |
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-
2006
- 2006-05-08 JP JP2006129614A patent/JP2007301737A/en active Pending
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