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JP2010173288A - Silicon-made nozzle substrate, liquid droplet discharge head having silicon-made nozzle substrate, liquid droplet discharge apparatus equipped with liquid droplet discharge head, and method for manufacturing silicon-made nozzle substrate - Google Patents

Silicon-made nozzle substrate, liquid droplet discharge head having silicon-made nozzle substrate, liquid droplet discharge apparatus equipped with liquid droplet discharge head, and method for manufacturing silicon-made nozzle substrate Download PDF

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JP2010173288A
JP2010173288A JP2009021219A JP2009021219A JP2010173288A JP 2010173288 A JP2010173288 A JP 2010173288A JP 2009021219 A JP2009021219 A JP 2009021219A JP 2009021219 A JP2009021219 A JP 2009021219A JP 2010173288 A JP2010173288 A JP 2010173288A
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JP
Japan
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substrate
hole
alignment
silicon
track
Prior art date
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Application number
JP2009021219A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazufumi Otani
和史 大谷
Akira Sano
朗 佐野
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Publication of JP2010173288A publication Critical patent/JP2010173288A/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

【課題】他基板と位置合わせして組み立てる際に、機械的ストレスを低減し、擦れ等によるチッピングや割れを防いで組み立て性を向上させることができるシリコン製ノズル基板等を提供すること。
【解決手段】他基板2、3との組み立て時に位置決めピン51を通して位置合わせするためのアライメント穴15及びトラック穴16を備え、これらの穴15、16は基板面に平行な断面積が液導入面1b側に向けて漸増し、基板面に垂直な断面形状が指数曲線を有する。このとき、アライメント穴15は基板面に対して垂直な中心軸を有する回転体の連続曲面で構成され、中心軸を含む断面形状が、中心軸を対称軸として線対称な指数曲線を有する。そして、アライメント穴15側壁及びトラック穴16側壁の液導入面1bにおける接線と基板面の垂線とのなす角度が、0度以上10度以下である。
【選択図】図5
The present invention provides a silicon nozzle substrate that can reduce mechanical stress and prevent chipping or cracking due to rubbing or the like and improve assemblability when it is assembled in alignment with another substrate.
An alignment hole 15 and a track hole 16 are provided for positioning through positioning pins 51 when assembling with other substrates 2 and 3, and these holes 15 and 16 have a cross-sectional area parallel to the substrate surface and a liquid introduction surface. The cross-sectional shape that gradually increases toward the 1b side and is perpendicular to the substrate surface has an exponential curve. At this time, the alignment hole 15 is constituted by a continuous curved surface of a rotating body having a central axis perpendicular to the substrate surface, and the cross-sectional shape including the central axis has an exponential curve that is line symmetric with respect to the central axis. The angle formed between the tangent to the liquid introduction surface 1b on the side wall of the alignment hole 15 and the side wall of the track hole 16 and the perpendicular to the substrate surface is not less than 0 degrees and not more than 10 degrees.
[Selection] Figure 5

Description

本発明は、シリコン製ノズル基板、シリコン製ノズル基板を備えた液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置、及びシリコン製ノズル基板の製造方法に関する。   The present invention relates to a silicon nozzle substrate, a droplet discharge head provided with a silicon nozzle substrate, a droplet discharge apparatus equipped with the droplet discharge head, and a method for manufacturing a silicon nozzle substrate.

インクジェットヘッドは、印刷速度の高速化及びカラー化を目的として、ノズル列を複数有する構造が求められている。更に、近年、ノズル密度は高密度化するとともに、1列当りのノズル数が増加して長尺化しており、ノズル部材の高精度加工と高耐久性が求められている。このため、インクジェットヘッドのノズル基板に関して、様々な工夫、提案がなされている。   Ink jet heads are required to have a structure having a plurality of nozzle arrays for the purpose of increasing the printing speed and colorization. Further, in recent years, the nozzle density has been increased, and the number of nozzles per row has been increased to increase the length, and high precision processing and high durability of the nozzle member are required. For this reason, various devices and proposals have been made regarding the nozzle substrate of the inkjet head.

従来は、ノズル基板に形成するアライメント穴とトラック穴の形状は、アライメント穴を円形(半径d1)にし、トラック穴を長円形(短径d1、長径d2、d1<d2)にして、組み立て時の機械的ストレスを低減していた(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, the alignment hole and the track hole formed in the nozzle substrate are formed in a circular shape (radius d1) and an elliptical shape (short diameter d1, long diameter d2, d1 <d2). Mechanical stress was reduced (see, for example, Patent Document 1).

特開2007−144734号公報(第7頁、図6)JP 2007-144734 A (page 7, FIG. 6)

特許文献1記載の技術では、アライメント穴及びトラック穴の縦方向の断面はストレート形状であり、ノズル基板を他基板と位置合わせして組み立てる際に、アライメント穴へのピン挿入時に機械的ストレスが生じた。   In the technique described in Patent Document 1, the vertical cross section of the alignment hole and the track hole is a straight shape, and mechanical stress occurs when inserting the pin into the alignment hole when assembling the nozzle substrate with another substrate. It was.

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、アライメント穴とトラック穴に位置決めピンを通し、ノズル基板を他基板と位置合わせして組み立てる際に、機械的ストレスを低減し、擦れ等によるチッピングや割れを防いで組み立て性を向上させることができるシリコン製ノズル基板、シリコン製ノズル基板を備えた液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置、及びシリコン製ノズル基板の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention was made in order to solve the above-described problems, and when inserting a positioning pin through an alignment hole and a track hole and aligning and assembling a nozzle substrate with another substrate, mechanical stress is reduced, Silicon nozzle substrate capable of improving assemblability by preventing chipping and cracking due to rubbing, etc., droplet ejection head equipped with silicon nozzle substrate, droplet ejection apparatus equipped with droplet ejection head, and silicon nozzle An object is to provide a method for manufacturing a substrate.

本発明に係るシリコン製ノズル基板は、他基板との組み立て時に位置決めピンを通して位置合わせするためのアライメント穴及びトラック穴を備え、アライメント穴及びトラック穴は基板面に平行な断面積が液吐出面側から液導入面側に向けて漸増し、基板面に垂直な断面形状が指数曲線を有するものである。
アライメント穴とトラック穴に位置決めピンを通し、ノズル基板を他基板と位置合わせして組み立てる際に、位置決めピン側壁と、アライメント穴側壁及びトラック穴側壁との接触面積を低減することができるので、擦れ等によるチッピングや割れを防いで歩留まりを向上させることができる。また、ノズル基板を位置決めピンに通す際に、ノズル基板が多少傾いていてもピンをスムーズに挿入することができ、作業効率を向上させることができる。
The silicon nozzle substrate according to the present invention includes an alignment hole and a track hole for positioning through positioning pins when assembled with another substrate, and the alignment hole and the track hole have a cross-sectional area parallel to the substrate surface on the liquid discharge surface side. The cross-sectional shape that gradually increases from the surface toward the liquid introduction surface and is perpendicular to the substrate surface has an exponential curve.
Since the positioning pin is passed through the alignment hole and the track hole and the nozzle substrate is aligned with the other substrate and assembled, the contact area between the positioning pin side wall, the alignment hole side wall and the track hole side wall can be reduced. It is possible to improve the yield by preventing chipping and cracking. Further, when the nozzle substrate is passed through the positioning pins, the pins can be smoothly inserted even if the nozzle substrate is slightly inclined, and the working efficiency can be improved.

また、本発明に係るシリコン製ノズル基板は、アライメント穴が基板面に対して垂直な中心軸を有する回転体の連続曲面で構成され、中心軸を含む断面形状が、中心軸を対称軸として線対称な指数曲線を有するものである。
ノズル基板が多少傾いても位置決めピンをスムーズに挿入することができ、シリコン部材特有のチッピングや割れ等の不具合を解消して歩留まりを向上させることができる。
Further, the silicon nozzle substrate according to the present invention is configured by a continuous curved surface of a rotating body in which the alignment hole has a central axis perpendicular to the substrate surface, and the cross-sectional shape including the central axis is a line with the central axis as a symmetry axis It has a symmetrical exponential curve.
Even if the nozzle substrate is slightly tilted, the positioning pins can be inserted smoothly, and problems such as chipping and cracking peculiar to the silicon member can be eliminated and the yield can be improved.

また、本発明に係るシリコン製ノズル基板は、アライメント穴側壁及びトラック穴側壁の液導入面における接線と基板面の垂線とのなす角度が、0度以上10度以下である。
接線と垂線との角度は組み立て時のノズル基板の許容傾き量に一致するので、0度から10度に設定することで組立工程における角度管理を容易にすることができる。また、10度よりも大きい角度に設定すると、アライメント穴径の精度が低下してくるので、この範囲内が好ましい。
In the silicon nozzle substrate according to the present invention, the angle formed between the tangent to the liquid introduction surface of the alignment hole side wall and the track hole side wall and the perpendicular to the substrate surface is not less than 0 degrees and not more than 10 degrees.
Since the angle between the tangent and the perpendicular coincides with the allowable tilt amount of the nozzle substrate at the time of assembly, the angle management in the assembly process can be facilitated by setting the angle from 0 degrees to 10 degrees. Further, if the angle is set to be larger than 10 degrees, the accuracy of the alignment hole diameter is lowered, so this range is preferable.

また、本発明に係るシリコン製ノズル基板は、アライメント穴の基板面に平行な断面が正円であり、トラック穴16の基板面に平行な断面が長円であり、該長円はアライメント穴中心とトラック穴中心とを結ぶ直線と垂直な方向の円幅が前記アライメント穴の直径に等しく、平行な方向の円幅が前記アライメント穴の直径よりも大きくなっている。
前記直線と垂直な方向の位置合わせにはアライメント穴とトラック穴の両方が必要となるが、平行な方向の位置合わせはアライメント穴のみで済むため、前記平行な方向のトラック穴寸法に余裕を持たせることで、トラック穴周囲のチッピングや割れ等を低減することができる。
In the silicon nozzle substrate according to the present invention, the cross section of the alignment hole parallel to the substrate surface is a perfect circle, and the cross section of the track hole 16 parallel to the substrate surface is an ellipse. The circle width in the direction perpendicular to the straight line connecting the track hole center and the track hole center is equal to the diameter of the alignment hole, and the circle width in the parallel direction is larger than the diameter of the alignment hole.
Alignment in the direction perpendicular to the straight line requires both an alignment hole and a track hole, but alignment in the parallel direction requires only the alignment hole, so there is room for the track hole dimension in the parallel direction. By doing so, chipping or cracking around the track hole can be reduced.

本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記のいずれかに記載のシリコン製ノズル基板を備えたものである。
ピンアライメント工程での組み立て性を向上させたので、安価で高精度なシリコン製ノズル基板を提供することができる。
A droplet discharge head according to the present invention is provided with any of the silicon nozzle substrates described above.
Since the ease of assembly in the pin alignment process is improved, an inexpensive and highly accurate silicon nozzle substrate can be provided.

本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを搭載したものである。
安価で高精度なシリコン製ノズル基板を備えた液滴吐出装置を提供することができる。
A droplet discharge apparatus according to the present invention is equipped with the above-described droplet discharge head.
It is possible to provide a droplet discharge device including an inexpensive and highly accurate silicon nozzle substrate.

本発明に係るシリコン製ノズル基板の製造方法は、基材に異方性ドライエッチングを行ってそれぞれアライメント穴、トラック穴、及びノズル孔となる凹部を形成する工程と、基材に酸化膜を形成する工程と、基材のアライメント穴及びトラック穴となる凹部の内壁および開口部周辺の酸化膜を除去する工程と、基材のアライメント穴及びトラック穴となる凹部に等方性ドライエッチングを行って、凹部の側壁を開口部側に指数曲線形状に拡げる工程と、基材の凹部を形成した側の面と反対側の面を薄板化して凹部を貫通させ、アライメント穴、トラック穴及びノズル孔を形成する工程とを有するものである。
アライメント穴等の製造に際して、異方性ドライエッチングを採用しているのでシリコンの結晶方位に依存しない自由度の高いアライメント穴の設計が可能となる。また、従来の工程に、等方性ドライエッチングを加えて側壁を開口部側に指数曲線形状に拡げる工程を加えるだけでよく、製造リードタイムの増加とコストの上昇を最低限に押さえることができる。
The method for manufacturing a silicon nozzle substrate according to the present invention includes a step of performing anisotropic dry etching on a base material to form recesses to be alignment holes, track holes, and nozzle holes, respectively, and an oxide film is formed on the base material Performing isotropic dry etching on the alignment hole and track hole recesses of the substrate, removing the oxide film around the inner walls and openings of the recesses serving as the alignment holes and track holes of the substrate, , The step of expanding the side wall of the concave portion into the shape of an exponential curve on the opening side, and the surface opposite to the surface on which the concave portion of the substrate is formed are thinned to penetrate the concave portion, and the alignment hole, track hole and nozzle hole are formed. Forming the process.
Since anisotropic dry etching is employed in the manufacture of alignment holes and the like, it is possible to design alignment holes with a high degree of freedom independent of the crystal orientation of silicon. Moreover, it is only necessary to add isotropic dry etching to the conventional process to expand the side wall into an exponential curve shape, and the increase in manufacturing lead time and cost can be minimized. .

本発明に係るシリコン製ノズル基板の製造方法は、アライメント穴及びトラック穴の導入部における接線と、基板面の垂線とのなす角度を、異方性ドライエッチングの深さと等方性ドライエッチングの時間とにより制御するものである。
等方性ドライエッチング工程での拡径量は、異方性ドライエッチングで加工した垂直穴の底面からの距離とエッチング時間に依存するので、この二つを制御することで拡径量を制御し、ひいては液導入面での接線角度を制御することができる。
The method for manufacturing a silicon nozzle substrate according to the present invention is characterized in that the angle formed between the tangent at the introduction portion of the alignment hole and the track hole and the perpendicular to the substrate surface is the depth of anisotropic dry etching and the time of isotropic dry etching. It controls by.
Since the amount of diameter expansion in the isotropic dry etching process depends on the distance from the bottom of the vertical hole processed by anisotropic dry etching and the etching time, the amount of diameter expansion is controlled by controlling these two. As a result, the tangential angle at the liquid introduction surface can be controlled.

本発明の実施の形態1に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図。1 is an exploded perspective view of a droplet discharge head according to Embodiment 1 of the present invention. 図1を組立てた状態の要部の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the principal part of the state which assembled FIG. 図1のノズル基板の上面図。The top view of the nozzle substrate of FIG. 図3のイ−イ断面図。II sectional drawing of FIG. 図3のロ−ロ断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of FIG. 図1のノズル基板の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the nozzle substrate of FIG. 図6に続くノズル基板の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the nozzle substrate following FIG. 図7に続くノズル基板の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the nozzle substrate following FIG. キャビティ基板と電極基板との接合工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the joining process of a cavity board | substrate and an electrode substrate. 図9に続く接合基板の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the joining board following FIG. キャビティ基板と電極基板との接合基板にノズル基板を接合する工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the process of joining a nozzle substrate to the joint substrate of a cavity substrate and an electrode substrate. 本発明の実施の形態2にかかるインクジェットプリンタの斜視図。FIG. 6 is a perspective view of an ink jet printer according to a second embodiment of the present invention.

実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係る液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)の分解斜視図、図2は図1を組立てた状態の要部の縦断面図、図3は図1のノズル基板の上面図、図4は図3のイ−イ断面図、図5は図3のロ−ロ断面図である。
図において、インクジェットヘッド10は、複数のノズル孔11が所定の間隔で設けられたノズル基板1と、各ノズル孔11に対して独立にインク供給路が設けられたキャビティ基板2と、キャビティ基板2の振動板22に対峙して個別電極31が設けられた電極基板3とを貼り合わせて構成したものである。
Embodiment 1 FIG.
1 is an exploded perspective view of a droplet discharge head (inkjet head) according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part in a state where FIG. 1 is assembled, and FIG. 3 is a nozzle substrate of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the roll in FIG.
In the figure, an inkjet head 10 includes a nozzle substrate 1 in which a plurality of nozzle holes 11 are provided at predetermined intervals, a cavity substrate 2 in which an ink supply path is provided independently for each nozzle hole 11, and a cavity substrate 2. The electrode substrate 3 provided with the individual electrodes 31 is bonded to the diaphragm 22 and is configured to be bonded.

ノズル基板1はシリコン基材から作製されている。インク滴を吐出するためのノズル孔11は、径の異なる2段の円筒状に形成されたノズル孔部分、すなわち液滴吐出面1a側に開口する小径の第1のノズル孔11aと、キャビティ基板2と接合する液導入面(接合面)1b側に開口する大径の第2のノズル孔11bとから構成され、基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けられている。   The nozzle substrate 1 is made of a silicon base material. The nozzle holes 11 for ejecting ink droplets are two-stage cylindrical nozzle holes having different diameters, that is, a first nozzle hole 11a having a small diameter that opens toward the liquid droplet ejection surface 1a, and a cavity substrate. 2 and a large-diameter second nozzle hole 11b that opens to the liquid introduction surface (bonding surface) 1b side, and is provided perpendicular to the substrate surface and coaxially.

シリコン基板1の液導入面1bからノズル孔11の内壁11cにかけて、熱酸化により形成されたシリコン酸化膜からなる第1の保護膜12が連続して形成されている。また、ノズル孔11の内壁11c(第1の保護膜12の上)から、液滴吐出面1aにかけて、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition )で形成されたシリコン酸化膜からなる第2の保護膜13が連続して形成されている。さらに、第2の保護膜13の上には液滴吐出面1a側に撥水膜14が形成されている。   A first protective film 12 made of a silicon oxide film formed by thermal oxidation is continuously formed from the liquid introduction surface 1 b of the silicon substrate 1 to the inner wall 11 c of the nozzle hole 11. A second protective film 13 made of a silicon oxide film formed by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) is formed from the inner wall 11c of the nozzle hole 11 (on the first protective film 12) to the droplet discharge surface 1a. It is formed continuously. Further, a water repellent film 14 is formed on the second protective film 13 on the droplet discharge surface 1a side.

図3に示すように、ノズル基板1のノズル孔11の列方向の角部には、他の基板2、3との組み立て時に位置決めピンを通して位置合わせをするためのアライメント穴15及びトラック穴16が形成され、これらはいわゆるテーパー状穴部を構成する。
アライメント穴15は基板面に平行な断面形状が円形曲線をなし、トラック穴16は基板面に平行な断面形状が円弧と直線を組み合わせた複合曲線をなす。アライメント穴15の円形曲線は例えば正円であり、トラック穴16の円弧と直線を組み合わせた複合曲線は例えば長円である。この場合、アライメント穴15の正円の半径をd1とすると、トラック穴16の長円形の短径はアライメント穴12の正円の半径と同じd1、長径はd2であって、d1<d2の関係がある。
そして、これらの穴15、16は、図4、図5に示すように、基板面と平行な断面積が液滴吐出面1a側から液導入面1b側にむけて漸増し、また、基板面と垂直な断面形状が指数曲線を有する。この場合、液導入面1bにおける接線と基板面の垂線との角度が0度以上10度以下である。
As shown in FIG. 3, alignment holes 15 and track holes 16 for positioning through positioning pins when assembling with the other substrates 2 and 3 are arranged at the corners in the column direction of the nozzle holes 11 of the nozzle substrate 1. These are formed and constitute so-called tapered holes.
The alignment hole 15 has a circular shape in cross section parallel to the substrate surface, and the track hole 16 has a combined curve in which the cross sectional shape parallel to the substrate surface combines an arc and a straight line. The circular curve of the alignment hole 15 is, for example, a perfect circle, and the compound curve combining the arc and straight line of the track hole 16 is, for example, an ellipse. In this case, assuming that the radius of the perfect circle of the alignment hole 15 is d1, the short circle of the ellipse of the track hole 16 is the same as the radius of the perfect circle of the alignment hole 12, and the major axis is d2, and d1 <d2. There is.
As shown in FIGS. 4 and 5, these holes 15 and 16 have a cross-sectional area gradually increasing from the droplet discharge surface 1a side to the liquid introduction surface 1b side, as shown in FIGS. A cross-sectional shape perpendicular to each other has an exponential curve. In this case, the angle between the tangent to the liquid introduction surface 1b and the perpendicular to the substrate surface is 0 degree or more and 10 degrees or less.

なお、アライメント穴15の基板面に平行な断面形状が正円である場合は、アライメント穴15は基板面に対して垂直な中心軸を有する回転体の連続曲面で構成され、中心軸を含む断面形状が中心軸を対称軸として線対称な指数曲線を有する。
こうして、ピン挿入時に、位置決めピンと、アライメント穴15の内壁及びトラック穴16の内壁との接触面積が減り、チッピングやクラック等の不具合が回避され、ノズル基板1が多少傾いても位置決めピンがスムーズに挿入される。
In addition, when the cross-sectional shape parallel to the substrate surface of the alignment hole 15 is a perfect circle, the alignment hole 15 is configured by a continuous curved surface of a rotating body having a central axis perpendicular to the substrate surface, and includes a cross-section including the central axis. The shape has an exponential curve that is symmetric about the central axis.
Thus, when the pin is inserted, the contact area between the positioning pin and the inner wall of the alignment hole 15 and the inner wall of the track hole 16 is reduced, so that problems such as chipping and cracking are avoided, and the positioning pin is smooth even if the nozzle substrate 1 is slightly tilted. Inserted.

キャビティ基板2はシリコン基材から作製されており、吐出凹部210、オリフィス凹部230およびリザーバ凹部240が形成されている。そして、オリフィス凹部230(オリフィス23)を介して吐出凹部210(吐出室21)とリザーバ凹部240(リザーバ24)とが連通している。リザーバ24は各吐出室21に共通の共通インク室を構成し、それぞれオリフィス23を介してそれぞれの吐出室21に連通している。リザーバ24の底部には後述する電極基板3を貫通するインク供給孔25が形成され、インクカートリッジ(図示せず)からインクが供給される。また、吐出室21の底壁は振動板22となっている。なお、キャビティ基板2の少なくとも電極基板3との対向面には、熱酸化やプラズマCVDにより絶縁性のシリコン酸化膜26が形成され、インクジェットヘッド10を駆動させたときに、絶縁破壊やショートを防止する。   The cavity substrate 2 is made of a silicon base material, and a discharge recess 210, an orifice recess 230, and a reservoir recess 240 are formed. The discharge recess 210 (discharge chamber 21) and the reservoir recess 240 (reservoir 24) communicate with each other through the orifice recess 230 (orifice 23). The reservoir 24 constitutes a common ink chamber common to the discharge chambers 21 and communicates with the discharge chambers 21 via the orifices 23. An ink supply hole 25 penetrating an electrode substrate 3 described later is formed at the bottom of the reservoir 24, and ink is supplied from an ink cartridge (not shown). The bottom wall of the discharge chamber 21 is a diaphragm 22. An insulating silicon oxide film 26 is formed on at least the surface of the cavity substrate 2 facing the electrode substrate 3 by thermal oxidation or plasma CVD to prevent dielectric breakdown or short circuit when the inkjet head 10 is driven. To do.

電極基板3はガラス基材から作製されている。電極基板3には、キャビティ基板2の各振動板22に対向する位置にそれぞれ凹部が設けられている。そして、各凹部内には、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)からなる個別電極31がスパッタにより形成されている。個別電極31は、リード部31aと、フレキシブル配線基板(図示せず)に接続される端子部31bとを備えており、端子部31bは、配線のためにキャビティ基板2の末端部が開口された電極取出し部41内に露出している。そして、ICドライバ等の駆動制御回路40を介して、各個別電極31の端子部31bとキャビティ基板2上の共通電極27とが接続されている。振動板22と個別電極31との間に形成されるギャップGの開放端部は、エポキシ等の樹脂による封止剤42により封止されている。   The electrode substrate 3 is made from a glass base material. The electrode substrate 3 is provided with a recess at a position facing the diaphragm 22 of the cavity substrate 2. In each recess, individual electrodes 31 made of ITO (Indium Tin Oxide) are formed by sputtering. The individual electrode 31 includes a lead portion 31a and a terminal portion 31b connected to a flexible wiring board (not shown). The terminal portion 31b has an end portion of the cavity substrate 2 opened for wiring. It is exposed in the electrode extraction part 41. The terminal portions 31b of the individual electrodes 31 and the common electrode 27 on the cavity substrate 2 are connected via a drive control circuit 40 such as an IC driver. The open end of the gap G formed between the diaphragm 22 and the individual electrode 31 is sealed with a sealant 42 made of a resin such as epoxy.

次に、上記のように構成したインクジェットヘッド10の動作を説明する。
駆動制御回路40を駆動し、個別電極31に電荷を供給してこれを正に帯電させると、振動板22は負に帯電し、個別電極31と振動板22の間に静電引力が発生する。この静電引力によって、振動板22は個別電極31に引き寄せられて撓む。これによって、吐出室21の容積が増大する。個別電極31への電荷の供給を止めると静電引力が消滅し、振動板22はその弾性力により元に戻り、その際、吐出室21の容積が急激に減少して、そのときの圧力により吐出室21内のインクの一部がインク滴としてノズル孔11より吐出する。振動板22が次に同様に変位すると、インクがリザーバ24からオリフィス23を通って吐出室21内に補給される。
Next, the operation of the inkjet head 10 configured as described above will be described.
When the drive control circuit 40 is driven and charges are supplied to the individual electrodes 31 to charge them positively, the diaphragm 22 is negatively charged and an electrostatic attractive force is generated between the individual electrodes 31 and the diaphragm 22. . Due to the electrostatic attractive force, the diaphragm 22 is attracted to the individual electrode 31 and bent. As a result, the volume of the discharge chamber 21 increases. When the supply of electric charges to the individual electrode 31 is stopped, the electrostatic attractive force disappears, and the vibration plate 22 returns to its original state due to its elastic force. At this time, the volume of the discharge chamber 21 decreases rapidly, and the pressure at that time causes Part of the ink in the discharge chamber 21 is discharged from the nozzle hole 11 as an ink droplet. Next, when the vibration plate 22 is similarly displaced, ink is supplied from the reservoir 24 through the orifice 23 into the discharge chamber 21.

上記のように構成したインクジェットヘッド10の製造方法について、図6〜図11を用いて説明する。図6〜図8はノズル基板1の製造工程を示す断面図、図9〜図10はキャビティ基板2と電極基板3との接合工程を示す断面図、図11はノズル基板の接合工程を示す断面図である。なお、以下の説明で記載した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。   A method for manufacturing the inkjet head 10 configured as described above will be described with reference to FIGS. 6 to 8 are cross-sectional views illustrating the manufacturing process of the nozzle substrate 1, FIGS. 9 to 10 are cross-sectional views illustrating the bonding process of the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3, and FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating the bonding process of the nozzle substrate. FIG. In addition, the numerical value described in the following description shows the example, and is not limited to this.

まず、ノズル基板1の製造工程を、図6〜図8を用いて説明する。
(a) 図6(a)に示すように、厚さ725μmの単結晶のシリコン基材100(ノズル基板1)の表面に熱酸化膜101を0.5μm形成し、液導入面(接着面)1b側に、第2のノズル孔パターン102と、アライメント穴パターン103と、トラック穴パターン(図示せず)と、チップ外縁パターン104を開口する。
First, the manufacturing process of the nozzle substrate 1 will be described with reference to FIGS.
(A) As shown in FIG. 6A, a thermal oxide film 101 of 0.5 μm is formed on the surface of a single crystal silicon substrate 100 (nozzle substrate 1) having a thickness of 725 μm, and a liquid introduction surface (adhesion surface). On the 1b side, the second nozzle hole pattern 102, the alignment hole pattern 103, the track hole pattern (not shown), and the chip outer edge pattern 104 are opened.

(b) 図6(b)に示すように、液導入面1b側に、厚さ1.0μmのレジスト膜105を形成し、フォトリソで、第1ノズル孔パターン106と、アライメント穴パターン107と、トラック穴パターン(図示せず)と、チップ外縁パターン108を開口する。 (B) As shown in FIG. 6B, a resist film 105 having a thickness of 1.0 μm is formed on the liquid introduction surface 1b side, and the first nozzle hole pattern 106, the alignment hole pattern 107, and the like are formed by photolithography. A track hole pattern (not shown) and a chip outer edge pattern 108 are opened.

(c) 図6(c)に示すように、異方性ドライエッチングで、第1のノズル孔(第1のノズル孔となる凹部)11aと、アライメント穴(アライメント穴となる凹部)15と、トラック穴(トラック穴となる凹部、図示せず)と、チップ外縁(チップ外縁となる部分)17を、深さ40μmまでエッチングする。 (C) As shown in FIG.6 (c), by anisotropic dry etching, the 1st nozzle hole (the recessed part used as the 1st nozzle hole) 11a, the alignment hole (the recessed part used as the alignment hole) 15, The track holes (recesses to be track holes, not shown) and the chip outer edge (portion to be the chip outer edge) 17 are etched to a depth of 40 μm.

(d) 図6(d)に示すように、レジスト膜105を除去した後に、異方性ドライエッチングで、第2のノズル孔(第2のノズル孔となる凹部)11bを深さ40μmまでエッチングする。この際に、第1のノズル孔11aと、アライメント穴15と、トラック穴(図示せず)16と、チップ外縁(チップ外縁となる部分)17も、深さが70〜80μm程度までエッチングされる。 (D) As shown in FIG. 6D, after removing the resist film 105, the second nozzle hole (recessed portion serving as the second nozzle hole) 11b is etched to a depth of 40 μm by anisotropic dry etching. To do. At this time, the first nozzle hole 11a, the alignment hole 15, the track hole (not shown) 16, and the chip outer edge (portion serving as the chip outer edge) 17 are also etched to a depth of about 70 to 80 μm. .

(e) 図7(e)に示すように、酸化膜101を剥離した後に、厚さ0.2μmの第1の保護膜(シリコン酸化膜)12を熱酸化で形成する。なお、この保護膜12は、後述する等方性ドライエッチング工程でのマスクの役割も果たす。 (E) As shown in FIG. 7E, after the oxide film 101 is peeled off, a first protective film (silicon oxide film) 12 having a thickness of 0.2 μm is formed by thermal oxidation. The protective film 12 also serves as a mask in an isotropic dry etching process described later.

(f) 図7(f)に示すように、テープ109で、アライメント穴15周辺と、トラック穴(図示せず)周辺と、チップ外縁17周辺以外を保護し、アライメント穴15と、トラック穴と、チップ外縁17の酸化膜12をフッ酸で除去する。 (F) As shown in FIG. 7F, the tape 109 protects the periphery of the alignment hole 15, the periphery of the track hole (not shown), and the periphery of the chip outer edge 17, and the alignment hole 15, the track hole, The oxide film 12 on the chip outer edge 17 is removed with hydrofluoric acid.

(g) 図7(g)に示すように、テープ109を除去し、等方性ドライエッチングで、アライメント穴15と、トラック穴と、チップ外縁17の側壁をテーパ状に加工する。 (G) As shown in FIG. 7G, the tape 109 is removed, and the alignment holes 15, the track holes, and the side walls of the chip outer edge 17 are processed into a tapered shape by isotropic dry etching.

(h) 図7(h)に示すように、液導入面1bにサポート基板110を貼り合わせ、液吐出側の面から薄板化処理を施し、ノズル孔11と、アライメント穴15と、トラック穴と、チップ外縁17を貫通させる。 (H) As shown in FIG. 7 (h), the support substrate 110 is bonded to the liquid introduction surface 1b, and a thinning process is performed from the surface on the liquid discharge side. The nozzle hole 11, the alignment hole 15, the track hole, The chip outer edge 17 is penetrated.

(i) 図8(i)に示すように、薄板化された吐出面1aにプラズマCVDでTEOS(TetraEthylOrthosilicate )からなる第2の保護膜(シリコン酸化膜)13を0.1μm形成する。 (I) As shown in FIG. 8 (i), a second protective film (silicon oxide film) 13 made of TEOS (TetraEthylOrthosilicate) is formed to 0.1 μm on the thinned discharge surface 1a by plasma CVD.

(j) 図8(j)に示すように、シランカップリング材をディップコートし、吐出面1aに撥水膜14を形成する。この際、ノズル孔11の内壁にも撥水膜14が形成される。 (J) As shown in FIG. 8J, a silane coupling material is dip coated to form a water repellent film 14 on the ejection surface 1a. At this time, the water repellent film 14 is also formed on the inner wall of the nozzle hole 11.

(k) 図8(k)に示すように、吐出面1aにサポートテープ111を貼り付けて、液導入面1bのサポート基板110を剥離し、接着面1b側から酸素もしくはアルゴンのプラズマ処理をし、ノズル孔11の内壁の撥水膜14を破壊して親水化する。 (K) As shown in FIG. 8 (k), a support tape 111 is attached to the discharge surface 1a, the support substrate 110 on the liquid introduction surface 1b is peeled off, and oxygen or argon plasma treatment is performed from the adhesive surface 1b side. The water-repellent film 14 on the inner wall of the nozzle hole 11 is broken to become hydrophilic.

(l) 図8(l)に示すように、サポートテープ111を剥離する。
以上の工程を経ることにより、シリコン基材100よりノズル基板1を製造する。
(L) As shown in FIG. 8 (l), the support tape 111 is peeled off.
The nozzle substrate 1 is manufactured from the silicon base material 100 through the above steps.

次に、キャビティ基板2及び電極基板3の接合工程を、図9〜図10を用いて説明する。
(a) 図9(a)に示すように、ホウ珪酸ガラス等からなるガラス基材300(電極基板)を、エッチングマスクを使用してフッ酸によってエッチングし、溝状の凹部310を複数形成する。次に、凹部310の内部に、ITOをスパッタしてフォトリソグラフィーでパターニングすることで電極31を形成する。その後、サンドブラスト加工等によってインク供給孔25を形成する。
Next, the bonding process of the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 will be described with reference to FIGS.
(A) As shown in FIG. 9A, a glass substrate 300 (electrode substrate) made of borosilicate glass or the like is etched with hydrofluoric acid using an etching mask to form a plurality of groove-shaped recesses 310. . Next, the electrode 31 is formed in the recess 310 by sputtering ITO and patterning by photolithography. Thereafter, the ink supply holes 25 are formed by sandblasting or the like.

(b) シリコン基材200の片面を鏡面研磨した後、図9(b)に示すように、シリコン基材200の鏡面にプラズマCVDによってTEOSからなるシリコン酸化膜201(絶縁膜26、図10(h)参照)を形成する。なお、シリコン酸化膜201を形成する前に、エッチングストップのためのボロンドープ層を形成するようにしてもよい。振動板をボロンドープ層から形成することにより、厚み精度の高い振動板を形成することができる。 (B) After mirror-polishing one surface of the silicon substrate 200, as shown in FIG. 9B, the silicon oxide film 201 (insulating film 26, FIG. h)). Note that before the silicon oxide film 201 is formed, a boron doped layer for etching stop may be formed. By forming the diaphragm from the boron-doped layer, a diaphragm with high thickness accuracy can be formed.

(c) 図9(c)に示すように、図9(b)に示すシリコン基材200と、図9(a)に示すガラス基材300とを360℃に加熱し、シリコン基材200に陽極、ガラス基材300に陰極を接続して、800V程度の電圧を印加して陽極接合する。 (C) As shown in FIG. 9 (c), the silicon substrate 200 shown in FIG. 9 (b) and the glass substrate 300 shown in FIG. 9 (a) are heated to 360 ° C. A cathode is connected to the anode and the glass substrate 300, and a voltage of about 800 V is applied to perform anodic bonding.

(d) シリコン基材200とガラス基材300を陽極接合した後、水酸化カリウム水溶液等で図9(c)の工程で得られた接合基板をエッチングし、図9(d)に示すように、シリコン基材200の全体を薄板化する。 (D) After anodic bonding of the silicon substrate 200 and the glass substrate 300, the bonded substrate obtained in the step of FIG. 9 (c) is etched with an aqueous potassium hydroxide solution or the like, as shown in FIG. 9 (d). Then, the entire silicon substrate 200 is thinned.

(e) シリコン基材200の上面(ガラス基材300が接合されている面と反対側の面)の全面に、プラズマCVDによってTEOS膜201を形成する。
そして、TEOS膜201に、吐出室21となる凹部210、リザーバ24となる凹部240及びオリフィス23となる凹部230となる部分をフォトリソグラフィーによりパターニングする。
その後、図10(e)に示すように、TEOS膜201をマスクにしてシリコン基材200を水酸化カリウム水溶液等でエッチングし、吐出室21となる凹部210、リザーバ24となる凹部240及びオリフィス23となる凹部230を形成する。このとき、電極取出し部41(図10(h)参照)となる部分41aもエッチングして薄板化しておく。なお、図10(e)のウェットエッチング工程では、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。これにより、振動板22の面荒れを抑制する。
(E) A TEOS film 201 is formed on the entire upper surface of the silicon substrate 200 (the surface opposite to the surface to which the glass substrate 300 is bonded) by plasma CVD.
Then, the TEOS film 201 is patterned by photolithography in the recess 210 serving as the discharge chamber 21, the recess 240 serving as the reservoir 24, and the recess 230 serving as the orifice 23.
Thereafter, as shown in FIG. 10E, the silicon substrate 200 is etched with a potassium hydroxide aqueous solution or the like using the TEOS film 201 as a mask, so that a recess 210 serving as the discharge chamber 21, a recess 240 serving as the reservoir 24, and an orifice 23 are obtained. A recess 230 is formed. At this time, the portion 41a that becomes the electrode lead-out portion 41 (see FIG. 10H) is also etched and thinned. In the wet etching step shown in FIG. 10E, a 35% by weight potassium hydroxide aqueous solution is used first, and then a 3% by weight potassium hydroxide aqueous solution is used. Thereby, surface roughness of the diaphragm 22 is suppressed.

(f) シリコン基材200のエッチングが終了した後、接合基板をフッ酸水溶液でエッチングし、図10(f)に示すように、シリコン基材200に形成されたTEOS膜201を除去する。 (F) After the etching of the silicon substrate 200 is completed, the bonded substrate is etched with a hydrofluoric acid aqueous solution, and the TEOS film 201 formed on the silicon substrate 200 is removed as shown in FIG.

(g) シリコン基材200の吐出室21となる凹部210等が形成された面に、図10(g)に示すように、CVDによってTEOS等からなる保護膜202を形成する。 (G) As shown in FIG. 10G, a protective film 202 made of TEOS or the like is formed by CVD on the surface of the silicon substrate 200 on which the recesses 210 to be the discharge chambers 21 are formed.

(h) 図11(h)に示すように、RIE(Reactive Ion Etching)等によって電極取出し部41を開放する。また、シリコン基材200に機械加工又はレーザー加工を行って、インク供給孔25をリザーバ24となる凹部240において貫通させる。これによって、キャビティ基板2と電極基板3とが接合された接合基板(アクチュエータ基板)が完成する。
電極取出し部41に、振動板22と個別電極31との間の空間を封止するための封止剤42を塗布する。
(H) As shown in FIG. 11 (h), the electrode extraction part 41 is opened by RIE (Reactive Ion Etching) or the like. In addition, the silicon substrate 200 is machined or laser processed to penetrate the ink supply holes 25 through the recesses 240 serving as the reservoirs 24. Thus, a bonded substrate (actuator substrate) in which the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 are bonded is completed.
A sealant 42 for sealing the space between the diaphragm 22 and the individual electrode 31 is applied to the electrode extraction portion 41.

次に、図11により、キャビティ基板2と電極基板3との接合基板にノズル基板1を接合する工程を説明する。
(a) 図11(a)に示すように、キャビティ基板2と電極基板3との接合基板のピン穴15a、16aを、治具50の位置決めピン51に通してセットする。
Next, a process of bonding the nozzle substrate 1 to the bonding substrate of the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 will be described with reference to FIG.
(A) As shown in FIG. 11A, the pin holes 15 a and 16 a of the bonding substrate between the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 are set through the positioning pins 51 of the jig 50.

(b) 図11(b)に示すように、ノズル基板1の液導入面1bに接着剤を塗布し、ノズル基板1のアライメント穴15とトラック穴16とを治具50の位置決めピン51に通し、キャビティ基板2と電極基板3との接合基板に積層する。 (B) As shown in FIG. 11 (b), an adhesive is applied to the liquid introduction surface 1 b of the nozzle substrate 1, and the alignment holes 15 and the track holes 16 of the nozzle substrate 1 are passed through the positioning pins 51 of the jig 50. Then, the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 are laminated on the bonding substrate.

(c) 図11(c)に示すように、加圧、加熱して、キャビティ基板2と電極基板3との接合基板と、ノズル基板1とを接着する。
以上の製造工程を経ることにより、ノズル基板1、キャビティ基板2及び電極基板3の接合体が完成する。
最後に、キャビティ基板2、電極基板3、ノズル基板4が接合された接合基板をダイシングにより分離して、インクジェットヘッド10が完成する(図2参照)。
(C) As shown in FIG. 11 (c), the nozzle substrate 1 is bonded to the bonding substrate of the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 by applying pressure and heating.
By passing through the above manufacturing process, the joined body of the nozzle substrate 1, the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 is completed.
Finally, the bonded substrate to which the cavity substrate 2, the electrode substrate 3, and the nozzle substrate 4 are bonded is separated by dicing to complete the inkjet head 10 (see FIG. 2).

本発明によれば、ノズル基板1を他部材2、3と位置合わせして組み立てる工程において、アライメント穴15およびトラック穴16をテーパー状の穴部としたので、アライメント穴15およびトラック穴16を位置決めピン51に通す際に、位置決めピン51の側壁と、アライメント穴15の側壁及びトラック穴16の側壁との接触面積を低減することができ、擦れ等によるチッピングやクラック等の不具合を回避して歩留まりを向上することができる。また、ノズル基板1を位置決めピン51に通す際に、ノズル基板1が多少傾いていても位置決めピン51をスムーズに挿入することができ、組み立て性を向上させ、作業効率を高めることができる。   According to the present invention, since the alignment hole 15 and the track hole 16 are tapered holes in the process of aligning and assembling the nozzle substrate 1 with the other members 2 and 3, the alignment hole 15 and the track hole 16 are positioned. When passing through the pin 51, the contact area between the side wall of the positioning pin 51, the side wall of the alignment hole 15, and the side wall of the track hole 16 can be reduced, and the yield is avoided by avoiding problems such as chipping and cracking due to rubbing. Can be improved. Further, when the nozzle substrate 1 is passed through the positioning pins 51, the positioning pins 51 can be smoothly inserted even if the nozzle substrate 1 is slightly inclined, so that the assembling property can be improved and the working efficiency can be improved.

また、アライメント穴15の基板面に平行な断面が例えば正円であり、トラック穴16の基板面に平行な断面が例えば長円であり、該長円はアライメント穴中心とトラック穴中心とを結ぶ直線と垂直な方向の円幅が前記アライメント穴の直径に等しく、平行な方向の円幅が前記アライメント穴の直径よりも大きくなっていれば、前記直線と平行な方向の位置合わせにおけるトラック穴寸法に余裕があるので、トラック穴周囲のチッピングや割れ等を低減することができる。   The cross section of the alignment hole 15 parallel to the substrate surface is, for example, a perfect circle, and the cross section of the track hole 16 parallel to the substrate surface is, for example, an ellipse. The ellipse connects the alignment hole center and the track hole center. If the circular width in the direction perpendicular to the straight line is equal to the diameter of the alignment hole and the circular width in the parallel direction is larger than the diameter of the alignment hole, the track hole size in the alignment in the direction parallel to the straight line Therefore, chipping or cracking around the track hole can be reduced.

また、液導入面1bにおける接線と基板面の垂線とのなす角度は、組み立て時のノズル基板1の許容傾き量に一致するので、0度から10度に設定することにより、組立工程における角度管理を容易にする効果がある。なお、10度よりも大きい角度に設定すると、アライメント穴15とトラック穴16の径の精度が低下してくるので、この範囲内が好ましい。   Further, since the angle formed between the tangent to the liquid introduction surface 1b and the perpendicular to the substrate surface matches the allowable tilt amount of the nozzle substrate 1 at the time of assembly, the angle management in the assembly process can be performed by setting it from 0 degrees to 10 degrees. Has the effect of facilitating If the angle is larger than 10 degrees, the accuracy of the diameters of the alignment hole 15 and the track hole 16 is lowered.

また、アライメント穴15とトラック穴16は、ノズル孔11と同時に異方性ドライエッチングを行い、その後に等方性ドライエッチングでテーパー状に形成するので、異方性ドライエッチングによるシリコン結晶方向に依存しない自由度の高いアライメント穴の設計が可能となる。更に、従来の工程に、等方性ドライエッチングを加えて側壁を指数曲線形状に拡げる工程を加えるだけでよく、これによって製造リードタイムの増加とコストの上昇を最低限に抑えることができる。   In addition, the alignment hole 15 and the track hole 16 are anisotropically dry etched simultaneously with the nozzle hole 11 and then formed into a tapered shape by isotropic dry etching, so that they depend on the silicon crystal direction by anisotropic dry etching. It is possible to design alignment holes with a high degree of freedom. Furthermore, it is only necessary to add isotropic dry etching to the conventional process to expand the side wall into an exponential curve shape, thereby minimizing an increase in manufacturing lead time and cost.

また、等方性ドライエッチング工程での拡径量は、異方性ドライエッチングで加工した垂直穴の底面からの距離とエッチング時間に依存するので、この二つを制御することで拡径量を制御し、ひいては液導入面1bでの接線角度を制御することができる。   In addition, since the amount of diameter expansion in the isotropic dry etching process depends on the distance from the bottom surface of the vertical hole processed by anisotropic dry etching and the etching time, the amount of diameter expansion can be controlled by controlling these two. Thus, the tangential angle at the liquid introduction surface 1b can be controlled.

実施の形態2.
図12は、本発明の実施の形態2に係る液滴吐出装置(インクジェットプリンタ)の斜視図である。実施の形態1で得られたインクジェットヘッド10は、組み立て用のアライメント穴15とトラック穴16とをテーパー状に形成し、ピンアライメント工程での組み立て性を向上させたので、かかるインクジェットヘッド10を用いて、図12に示すような安価で高精度なインクジェットプリンタを得ることができる。
なお、実施形態1に係るインクジェットヘッド10は液滴吐出ヘッドの一例であって、液滴吐出ヘッドはインクジェットヘッド10に限定されるものではなく、液滴を種々変更することによって、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機EL表示装置の発光部分の形成、生体液体の吐出等にも適用することができる。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 12 is a perspective view of a droplet discharge device (inkjet printer) according to Embodiment 2 of the present invention. In the inkjet head 10 obtained in the first embodiment, the assembly alignment hole 15 and the track hole 16 are formed in a tapered shape to improve the assemblability in the pin alignment process, and thus the inkjet head 10 is used. Thus, an inexpensive and highly accurate ink jet printer as shown in FIG. 12 can be obtained.
The ink jet head 10 according to the first embodiment is an example of a liquid droplet ejection head, and the liquid droplet ejection head is not limited to the ink jet head 10, and the color of the liquid crystal display can be changed by variously changing the liquid droplets. The present invention can also be applied to the manufacture of filters, the formation of light emitting portions of organic EL display devices, the discharge of biological liquids, and the like.

1 ノズル基板、1a 液滴吐出面、1b 液導入面、2 キャビティ基板、3 電極基板、10 インクジェットヘッド、11 ノズル孔、11a 第1のノズル孔、11b 第2のノズル孔、11c ノズル孔の内壁、12 第1の保護膜(シリコン酸化膜)、13 第2の保護膜(シリコン酸化膜)、14 撥水膜、15 アライメント穴、16 トラック穴、51 位置決めピン、100 シリコン基材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle substrate, 1a Droplet discharge surface, 1b Liquid introduction surface, 2 Cavity substrate, 3 Electrode substrate, 10 Inkjet head, 11 Nozzle hole, 11a 1st nozzle hole, 11b 2nd nozzle hole, 11c Inner wall of nozzle hole , 12 First protective film (silicon oxide film), 13 Second protective film (silicon oxide film), 14 Water repellent film, 15 Alignment hole, 16 Track hole, 51 Positioning pin, 100 Silicon substrate.

Claims (8)

他基板との組み立て時に位置決めピンを通して位置合わせするためのアライメント穴及びトラック穴を備え、
前記アライメント穴及びトラック穴は基板面に平行な断面積が液吐出面側から液導入面側に向けて漸増し、
前記基板面に垂直な断面形状が指数曲線を有する、
ことを特徴とするシリコン製ノズル基板。
Alignment holes and track holes for alignment through positioning pins when assembled with other substrates,
The alignment hole and the track hole gradually increase in cross-sectional area parallel to the substrate surface from the liquid discharge surface side toward the liquid introduction surface side,
A cross-sectional shape perpendicular to the substrate surface has an exponential curve;
A silicon nozzle substrate characterized by that.
前記アライメント穴が基板面に対して垂直な中心軸を有する回転体の連続曲面で構成され、前記中心軸を含む断面形状が、前記中心軸を対称軸として線対称な指数曲線を有することを特徴とする請求項1記載のシリコン製ノズル基板。   The alignment hole is composed of a continuous curved surface of a rotating body having a central axis perpendicular to the substrate surface, and the cross-sectional shape including the central axis has an exponential curve that is line symmetric with respect to the central axis. The silicon nozzle substrate according to claim 1. 前記アライメント穴側壁及びトラック穴側壁の液導入面における接線と前記基板面の垂線とのなす角度が、0度以上10度以下であることを特徴とする請求項1または2記載のシリコン製ノズル基板。   3. The silicon nozzle substrate according to claim 1, wherein an angle formed between a tangent to the liquid introduction surface of the alignment hole side wall and the track hole side wall and a perpendicular to the substrate surface is 0 ° to 10 °. . 前記アライメント穴の基板面に平行な断面が正円であり、前記トラック穴の基板面に平行な断面が長円であり、該長円はアライメント穴中心とトラック穴中心とを結ぶ直線と垂直な方向の円幅が前記アライメント穴の直径に等しく、平行な方向の円幅が前記アライメント穴の直径よりも大きいことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のシリコン製ノズル基板。   The cross section of the alignment hole parallel to the substrate surface is a perfect circle, the cross section of the track hole parallel to the substrate surface is an ellipse, and the ellipse is perpendicular to a straight line connecting the alignment hole center and the track hole center. The silicon nozzle substrate according to claim 1, wherein a circular width in a direction is equal to a diameter of the alignment hole, and a circular width in a parallel direction is larger than a diameter of the alignment hole. 請求項1〜4のいずれかに記載のシリコン製ノズル基板を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。   A droplet discharge head comprising the silicon nozzle substrate according to claim 1. 請求項5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。   A droplet discharge apparatus comprising the droplet discharge head according to claim 5. 基材に異方性ドライエッチングを行ってそれぞれアライメント穴、トラック穴、及びノズル孔となる凹部を形成する工程と、
前記基材に酸化膜を形成する工程と、
前記基材のアライメント穴及びトラック穴となる凹部の内壁および開口部周辺の酸化膜を除去する工程と、
前記基材のアライメント穴及びトラック穴となる凹部に等方性ドライエッチングを行って、前記凹部の側壁を開口部側に指数曲線形状に拡げる工程と、
前記基材の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貫通させ、アライメント穴、トラック穴及びノズル孔を形成する工程と、
を有することを特徴とするシリコン製ノズル基板の製造方法。
Performing anisotropic dry etching on the substrate to form recesses to be alignment holes, track holes, and nozzle holes, respectively;
Forming an oxide film on the substrate;
Removing the oxide film around the inner wall and the opening of the concave portion to be the alignment hole and the track hole of the substrate;
Performing isotropic dry etching on the recesses to be the alignment holes and track holes of the base material, and expanding the side walls of the recesses into an exponential curve shape on the opening side;
Forming the alignment hole, the track hole, and the nozzle hole by thinning the surface on the opposite side of the surface on which the concave portion of the substrate is formed and penetrating the concave portion;
A method for producing a silicon nozzle substrate, comprising:
前記アライメント穴及びトラック穴の導入部における接線と、基板面の垂線とのなす角度を、異方性ドライエッチングの深さと等方性ドライエッチングの時間とにより制御することを特徴とする請求項7記載のシリコン製ノズル基板の製造方法。   8. The angle formed between a tangent line at the introduction portion of the alignment hole and the track hole and a perpendicular to the substrate surface is controlled by the depth of anisotropic dry etching and the time of isotropic dry etching. The manufacturing method of the nozzle board | substrate made from silicon of description.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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