JP4259554B2 - 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 - Google Patents
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Description
しかしながら、このような液滴吐出ヘッドの製造方法では、ノズル連通孔に成膜したシリコン酸化膜をエッチングしないようにレジストで保護する必要があるが、ノズル連通孔におけるレジスト保護は困難であり、歩留まりの低下を引き起こす場合がある。また、レーザを用いて連通孔を形成する方法では、加工に時間がかかってしまう。
複数のノズル孔を有するノズル基板と、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、前記各吐出室とノズル孔とを連通するノズル連通孔を有するとともに前記吐出室に対して共通に連通するリザーバを有するリザーバ基板とを少なくとも備えた製造方法であって、
前記リザーバ基板がシリコン基材からなり、
前記シリコン基材表面のリザーバ及び電極取出口となるパターニング部分にシリコン窒化膜を成膜したのち、前記シリコン基材表面の前記パターニング部分以外の部分にシリコン酸化膜を成膜し、
前記シリコン窒化膜を成膜した面と反対側の面より前記シリコン基材をエッチングして前記ノズル連通孔を形成し、
前記ノズル連通孔を形成したあと、前記シリコン酸化膜を除去し、次いで、前記リザーバ及び電極取出口となるパターニング部分以外の部分にシリコン酸化膜を成膜し、前記シリコン酸化膜を成膜したのち、前記シリコン窒化膜を除去して、前記パターニング部分のシリコン基材を露出させ、前記シリコン基材をエッチングして前記リザーバ及び電極取り出し口を形成するリザーバ基板の製造方法を用いて液滴吐出ヘッドを製造するものである。
これによって、リザーバ基材のリザーバ及び電極取り出し口となる部分にレジストレスでパターニングが可能となり、この際、ノズル連通孔部のレジスト保護不良を防止することができる。
複数のノズル孔を有するノズル基板と、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、前記各吐出室とノズル孔とを連通するノズル連通孔を有するとともに前記吐出室に対して共通に連通するリザーバを有するリザーバ基板とを少なくとも備えた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記リザーバ基板がシリコン基材からなり、
前記シリコン基材表面にシリコン酸化膜を成膜し、
前記シリコン基材表面のリザーバ及び電極取出口となるパターニング部分に前記シリコン酸化膜の上からシリコン窒化膜を成膜したのち、前記シリコン基材表面の前記パターニング部分以外の部分にシリコン酸化膜をさらに成膜し、
前記シリコン窒化膜を成膜した面と反対側の面より前記シリコン基材をエッチングして前記ノズル連通孔を形成し、
前記ノズル連通孔を形成したあと、前記リザーバ及び電極取出口となるパターニング部分以外の部分のシリコン酸化膜を除去し、次いで、前記リザーバ及び電極取出口となるパターニング部分以外の部分にシリコン酸化膜を成膜し、
前記シリコン酸化膜を成膜したのち、前記シリコン窒化膜を除去し、前記シリコン基材をエッチングして前記リザーバ及び電極取り出し口を形成するリザーバ基板の製造方法を用いて液滴吐出ヘッドを製造するものである。
これによって、リザーバ基材のリザーバ及び電極取り出し口となる部分にレジストレスでパターニングが可能となり、この際、ノズル連通孔部のレジスト保護不良を防止することができる。また、シリコン窒化膜の下地にシリコン酸化膜を成膜したので、シリコン窒化膜をパターニングするときにリザーバ基材の表面荒れを防止することができ、さらに、ノズル連通孔のドライエッチング時にノズル連通孔が貫通したときの冷却ガスのリークを防止することができる。
前記リザーバ基板がシリコン基材からなり、
前記シリコン基材表面のリザーバ及び電極取出口となるパターニング部分にシリコン窒化膜を成膜したのち、前記シリコン基材表面の前記パターニング部分以外の部分にシリコン酸化膜を成膜し、
前記シリコン窒化膜を成膜した面と反対側の面より前記シリコン基材をエッチングして前記ノズル連通孔を形成し、
前記ノズル連通孔を形成したあと、前記シリコン酸化膜を除去し、次いで、前記リザーバ及び電極取出口となるパターニング部分以外の部分にシリコン酸化膜を成膜し、前記シリコン酸化膜を成膜したのち、前記シリコン窒化膜を除去して、前記パターニング部分のシリコン基材を露出させ、前記シリコン基材をエッチングして前記リザーバ及び電極取り出し口を形成するリザーバ基板の製造方法を用いた液滴吐出ヘッドの製造方法を用いて液滴吐出装置を製造するものである。
これによって、シリコン基材のシリコン窒化膜を成膜した部分にレジストレスでパターニングされて加工されたリザーバ基板を有する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を提供することができる。
前記シリコン基材表面にシリコン酸化膜を成膜し、
前記シリコン基材表面のリザーバ及び電極取出口となるパターニング部分に前記シリコン酸化膜の上からシリコン窒化膜を成膜したのち、前記シリコン基材表面の前記パターニング部分以外の部分にシリコン酸化膜をさらに成膜し、
前記シリコン窒化膜を成膜した面と反対側の面より前記シリコン基材をエッチングして前記ノズル連通孔を形成し、
前記ノズル連通孔を形成したあと、前記リザーバ及び電極取出口となるパターニング部分以外の部分のシリコン酸化膜を除去し、次いで、前記リザーバ及び電極取出口となるパターニング部分以外の部分にシリコン酸化膜を成膜し、
前記シリコン酸化膜を成膜したのち、前記シリコン窒化膜を除去し、前記シリコン基材をエッチングして前記リザーバ及び電極取り出し口を形成するリザーバ基板の製造方法を用いた液滴吐出ヘッドを製造方法を用いて液滴吐出装置を製造するものである。
これによって、シリコン基材のシリコン窒化膜を成膜した部分にレジストレスでパターニングした表面荒れのないリザーバ基板を有する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を提供することができる。
図1は本発明の実施形態1に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図、図2は図1の液滴吐出ヘッドが組み立てられた状態の縦断面図である。なお、図1、図2に示す液滴吐出ヘッドは、ノズル基板の表面に設けたノズル孔から液滴を吐出するフェイスイジェクトタイプであり、静電気力により駆動される静電駆動方式である。
ここでは、ノズル孔を有するノズル基板を上面とし、電極基板を下面として説明するが、実際に用いられる場合は、ノズル基板の方が電極基板よりも下面になることが多い。
また、リザーバ基板4の凹部40aと第2の穴部42との間には、各々の吐出室32に連通し、吐出室32からノズル基板5のノズル孔(後述)にインクを移送するためのノズル連通孔35が設けられている。
なお、キャビティ基板3の凹部32aに対向するリザーバ基板4側の面(リザーバ基板4の底面)には第2の吐出室39となる第2の凹部39bが設けられ、リザーバ基板4がキャビティ基板3と接合したときにキャビティ基板3の凹部32aとともに吐出室32を構成する。
また、本実施の形態1では、FPC35aが、その長手方向が電極列を形成する個別電極22の短辺方向と平行となるように、ドライバIC60と接続されている。これにより、複数の電極列イ,ロを有する液滴吐出ヘッド1とFPC35aを、コンパクトに接続することが可能となる。
まず、シリコン基材よりなるリザーバ基板4の製造工程を、図3−図8を用いて説明する。
(a) (100)を面方位とするシリコン基材(リザーバ基材)400の両面(以下、ノズル基板5と接続する側の面をA面、キャビティ基板3と接続する側の面をB面という)を鏡面研磨し、180μmの厚みを有する基材を作製する。次に、図3(a)に示すように、酸素雰囲気中、1000℃の条件で3時間酸化し、シリコン基材400の両面A,Bに、約0.1μmのシリコン酸化膜(SiO2 膜)401a,401bを成膜する。
なお、上記の工程では、シリコン窒化膜402の成膜は、シリコン基材400の両面A,Bにシリコン酸化膜401a,401bを成膜した(工程(a))のち、シリコン基材400の一方の面Aに、プラズマCVDを用いてシリコン窒化膜402を成膜して行う(工程(b))が、シリコン基材400の両面A,Bを鏡面研磨したのち、シリコン基材400の両面A,Bにシリコン酸化膜401a,401bを成膜せず、シリコン基材400の一方の面Aに、プラズマCVDを用いてシリコン窒化膜402を成膜することもできる。
なお、シリコン基材400にシリコン酸化膜401a,401bを成膜したのち、シリコン窒化膜402を成膜し、シリコン窒化膜402にレジストパターニングを施す場合は、シリコン窒化膜402下地のシリコン酸化膜401aがマスクとなり、シリコン基材400の表面がエッチングガスによって荒れることがない。
上記の製造工程(a)〜(r)を経て、図7(r)に示すように、リザーバ基板4を製造する。
なお、実際には、シリコンウェハから複数個分の液滴吐出ヘッド1の部材を同時形成するが、図9−図12ではその一部分だけを示している。
次に、キャビティ基材300と、パターン形成済みの電極基板2を360℃に加熱した後、図10(b)に示すように、電極基板2に負極を接続し、キャビティ基材300に正極を接続し、800Vの電圧を印加して陽極接合する。
さらに、液滴吐出ヘッド1のリザーバ基板4の製造に際しては、シリコン窒化膜402の下地にあらかじめ薄膜であるシリコン酸化膜401aを成膜しておくことができる。これにより、シリコン窒化膜402をパターニングするときにリザーバ基材400の表面荒れ防止することができ、また、ノズル連通穴35のドライエッチング時にノズル連通穴35が貫通したときの冷却ガスのリークを防止することができる。
図13は実施の形態1で製造した液滴吐出ヘッド1を用いた液滴吐出装置の斜視図である。また、図14は図13の液滴吐出装置の主要な構成手段を示す斜視図である。図13の液滴吐出装置100は、液滴吐出方式(インクジェット方式)による印刷を目的とし、いわゆるシリアル型の装置である。
図14において、液滴吐出装置100の主要な構成手段は、被印刷物であるプリント紙610が支持されるドラム601と、プリント紙610にインクを吐出し、記録を行う液滴吐出ヘッド1とで主に構成される。また、液滴吐出ヘッド1にインクを供給するためのインク供給手段(図示せず)がある。プリント紙610は、ドラム601の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ603により、ドラム601に圧着して保持される。そして、送りネジ604がドラム601の軸方向に平行に設けられ、液滴吐出ヘッド1が保持されている。送りネジ604が回転することによって、液滴吐出ヘッド1がドラム601の軸方向に移動するようになっている。
Claims (4)
- 複数のノズル孔を有するノズル基板と、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、前記各吐出室とノズル孔とを連通するノズル連通孔を有するとともに前記吐出室に対して共通に連通するリザーバを有するリザーバ基板とを少なくとも備えた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記リザーバ基板がシリコン基材からなり、
前記シリコン基材表面のリザーバ及び電極取出口となるパターニング部分にシリコン窒化膜を成膜したのち、前記シリコン基材表面の前記パターニング部分以外の部分にシリコン酸化膜を成膜し、
前記シリコン窒化膜を成膜した面と反対側の面より前記シリコン基材をエッチングして前記ノズル連通孔を形成し、
前記ノズル連通孔を形成したあと、前記シリコン酸化膜を除去し、次いで、前記リザーバ及び電極取出口となるパターニング部分以外の部分にシリコン酸化膜を成膜し、
前記シリコン酸化膜を成膜したのち、前記シリコン窒化膜を除去して、前記パターニング部分のシリコン基材を露出させ、前記シリコン基材をエッチングして前記リザーバ及び電極取り出し口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。 - 請求項1記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用した液滴吐出装置の製造方法。
- 複数のノズル孔を有するノズル基板と、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、前記各吐出室とノズル孔とを連通するノズル連通孔を有するとともに前記吐出室に対して共通に連通するリザーバを有するリザーバ基板とを少なくとも備えた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記リザーバ基板がシリコン基材からなり、
前記シリコン基材表面にシリコン酸化膜を成膜し、
前記シリコン基材表面のリザーバ及び電極取出口となるパターニング部分に前記シリコン酸化膜の上からシリコン窒化膜を成膜したのち、前記シリコン基材表面の前記パターニング部分以外の部分にシリコン酸化膜をさらに成膜し、
前記シリコン窒化膜を成膜した面と反対側の面より前記シリコン基材をエッチングして前記ノズル連通孔を形成し、
前記ノズル連通孔を形成したあと、前記リザーバ及び電極取出口となるパターニング部分以外の部分のシリコン酸化膜を除去し、次いで、前記リザーバ及び電極取出口となるパターニング部分以外の部分にシリコン酸化膜を成膜し、
前記シリコン酸化膜を成膜したのち、前記シリコン窒化膜を除去し、前記シリコン基材をエッチングして前記リザーバ及び電極取り出し口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。 - 請求項3記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用した液滴吐出装置の製造方法。
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