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JP2013163270A - Method for manufacturing nozzle plate, and method for manufacturing liquid ejecting head - Google Patents

Method for manufacturing nozzle plate, and method for manufacturing liquid ejecting head Download PDF

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JP2013163270A
JP2013163270A JP2012026085A JP2012026085A JP2013163270A JP 2013163270 A JP2013163270 A JP 2013163270A JP 2012026085 A JP2012026085 A JP 2012026085A JP 2012026085 A JP2012026085 A JP 2012026085A JP 2013163270 A JP2013163270 A JP 2013163270A
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

【課題】小径の第1ノズル部と大径の第2ノズル部とが連通した多段構造のノズル孔を構成するにあたって、第1ノズル部のインク吐出側の開口径がばらつくことを防止することのでき、さらには、第1ノズル部と第2ノズル部とを高い位置精度で形成することができるノズルプレートの製造方法、および液滴吐出ヘッドの製造方法を提供すること。
【解決手段】液滴吐出ヘッドのノズルプレートを製造するにあたって、基板100の第1面100aをエッチングして第1ノズル部形成用の第1凹部12aを形成した後、基板100の第2面100b側から基板100を薄板化して第1凹部12aを貫通孔12bとする。次に、基板100の第2面100bをエッチングして貫通孔12bと重なる領域に貫通孔12bより大径の第2ノズル部形成用の第2凹部14aを形成する。
【選択図】図5
An object of the present invention is to prevent variation in the opening diameter of an ink discharge side of a first nozzle portion when a multi-stage nozzle hole is formed in which a first nozzle portion having a small diameter and a second nozzle portion having a large diameter communicate with each other. Further, it is possible to provide a method for manufacturing a nozzle plate and a method for manufacturing a droplet discharge head, which can form the first nozzle portion and the second nozzle portion with high positional accuracy.
In manufacturing a nozzle plate for a droplet discharge head, a first surface 100a of a substrate 100 is etched to form a first recess 12a for forming a first nozzle portion, and then a second surface 100b of the substrate 100 is formed. The substrate 100 is thinned from the side to form the first recess 12a as the through hole 12b. Next, the second surface 100b of the substrate 100 is etched to form a second recess 14a for forming a second nozzle portion having a diameter larger than that of the through hole 12b in a region overlapping with the through hole 12b.
[Selection] Figure 5

Description

本発明は、ノズルプレートの製造方法、および液滴吐出ヘッドの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a nozzle plate and a method for manufacturing a droplet discharge head.

インクジェットプリンター等の液滴吐出装置は、記録時の騒音が極めて小さいこと、高速印字が可能であること、インクの自由度が高く安価な普通紙を使用できること等、多くの利点を有する。また、インクジェット方式の中でも記録が必要なときにのみインク滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマンド方式は、記録に不要なインク液滴の回収を必要としないため、現在主流となってきている。かかるインク・オン・デマンド方式のインクジェットプリンターに用いられるインクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)には、インク滴を吐出する方式として、駆動手段に静電気力を利用したものや、圧電素子による圧電方式、発熱素子を利用するバブルジェット(登録商標)方式等がある。   A droplet discharge device such as an ink jet printer has many advantages such as extremely low noise during recording, high-speed printing, and use of inexpensive plain paper with a high degree of freedom of ink. In addition, the so-called ink-on-demand method, which ejects ink droplets only when recording is necessary, is becoming mainstream because it does not require collection of ink droplets that are not necessary for recording. . Ink jet heads (droplet discharge heads) used in such ink-on-demand ink jet printers use an electrostatic force as a driving means, a piezoelectric method using a piezoelectric element, heat generation as a method for discharging ink droplets. There is a bubble jet (registered trademark) system using an element.

インクジェットヘッドは、一般に、インク滴を吐出する複数のノズル孔が形成されたノズルプレートにキャビティプレートが接合された構造を有している。キャビティプレートには、ノズル孔に連通する吐出室やリザーバー等のインク流路が形成されており、駆動手段によって吐出室に圧力を加えることにより、選択されたノズル孔からインク滴が吐出される。   Ink jet heads generally have a structure in which a cavity plate is joined to a nozzle plate in which a plurality of nozzle holes for discharging ink droplets are formed. The cavity plate is formed with an ink flow path such as a discharge chamber or a reservoir communicating with the nozzle hole, and ink droplets are discharged from the selected nozzle hole by applying pressure to the discharge chamber by the driving means.

インクジェットヘッドにおいては、吐出特性を改善する方法として、ノズル孔の流路抵抗を調整するとともに最適なノズル長さになるように、基板の厚さを調整する方法が提案されている。また、ノズル孔を全体として一体の円筒状とするのではなく、小径の第1ノズル部(インク吐出側)と大径の第2ノズル部(インク供給側)とからなる2段ノズル形状とし、ノズルに加わるインク圧力の方向をノズル軸線方向に揃えることが提案されている(特許文献1、2参照)。   In the inkjet head, as a method of improving the ejection characteristics, a method of adjusting the flow path resistance of the nozzle hole and adjusting the thickness of the substrate so as to obtain an optimum nozzle length has been proposed. In addition, instead of making the nozzle hole as an integral cylindrical shape as a whole, it has a two-stage nozzle shape composed of a first nozzle portion having a small diameter (ink ejection side) and a second nozzle portion having a large diameter (ink supply side), It has been proposed to align the direction of ink pressure applied to the nozzle in the nozzle axis direction (see Patent Documents 1 and 2).

かかる多段構造のノズル孔を有するノズルプレートを製造する方法として、特許文献1では、基板の一方面側(インク供給側)を深くエッチングして第1ノズル部形成用の第1凹部を形成した後、基板の一方面側を浅くエッチングして第2ノズル部形成用の第2凹部を形成し、その後、基板の他方面側(インク吐出側)からの研磨により基板の薄板化を行い、第1凹部を貫通させて第1ノズル部を形成する方法が採用されている。   As a method of manufacturing a nozzle plate having such a multi-stage nozzle hole, in Patent Document 1, after deeply etching one surface side (ink supply side) of a substrate to form a first recess for forming a first nozzle portion Then, the one surface side of the substrate is etched shallowly to form a second recess for forming the second nozzle portion, and then the substrate is thinned by polishing from the other surface side (ink ejection side) of the substrate. A method is employed in which the first nozzle portion is formed by penetrating the recess.

また、特許文献2では、基板の一方面側(インク吐出側)をエッチングして第1ノズル部形成用の第1凹部を形成した後、基板の他方面側(インク供給側)から基板の薄板化を行い、その後、基板の他方面側から基板をエッチングして、第2ノズル部形成用の第2凹部を形成するとともに、第1凹部を貫通させて第1ノズル部を形成する方法が採用されている。   Also, in Patent Document 2, after etching one side (ink ejection side) of the substrate to form the first recess for forming the first nozzle portion, the thin plate of the substrate is formed from the other side (ink supply side) of the substrate. Then, the substrate is etched from the other side of the substrate to form a second recess for forming the second nozzle portion, and the first nozzle portion is formed by penetrating the first recess. Has been.

特開2007−168344号公報JP 2007-168344 A 特開2010−240852号公報JP 2010-240852 A

しかしながら、特許文献1に記載の製造方法では、基板の他方面側(インク吐出側)からの研磨によって基板の薄板化を行う際、第1ノズル部のインク吐出側の開口縁が欠けることがある。なお、基板の他方面側をエッチングして基板の薄板化を行う方法もあるが、このような方法の場合、第1ノズル部のインク吐出側の開口縁もエッチングされてしまう。その結果、特許文献1に記載の製造方法では、第1ノズル部のインク吐出側の開口径がばらつき、吐出特性が低下するという問題点がある。   However, in the manufacturing method described in Patent Document 1, when the substrate is thinned by polishing from the other side (ink discharge side) of the substrate, the opening edge on the ink discharge side of the first nozzle portion may be missing. . Although there is a method of thinning the substrate by etching the other surface side of the substrate, in such a method, the opening edge on the ink discharge side of the first nozzle portion is also etched. As a result, the manufacturing method described in Patent Document 1 has a problem in that the opening diameter of the first nozzle portion on the ink discharge side varies and the discharge characteristics deteriorate.

また、特許文献2に記載の製造方法では、基板の一方面から第1ノズル部形成用の第1凹部をエッチングにより形成し、基板の他方面から第2ノズル部形成用の第2凹部をエッチングにより形成するため、フォトリソグラフィー技術によりエッチングマスクを形成する際、基板の一方面側での露光マスクのアライメント、および基板の他方面での露光マスクのアライメントを行うことになる。このため、第1凹部(第1ノズル部)と第2凹部(第2ノズル部)との相対位置等の精度が低く、その結果、吐出特性が低下するという問題点がある。   In the manufacturing method described in Patent Document 2, the first recess for forming the first nozzle portion is formed by etching from one surface of the substrate, and the second recess for forming the second nozzle portion is etched from the other surface of the substrate. Therefore, when the etching mask is formed by the photolithography technique, alignment of the exposure mask on one side of the substrate and alignment of the exposure mask on the other side of the substrate are performed. For this reason, there is a problem in that the accuracy of the relative position or the like between the first recess (first nozzle portion) and the second recess (second nozzle portion) is low, and as a result, the discharge characteristics deteriorate.

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、小径の第1ノズル部と大径の第2ノズル部とが連通した多段構造のノズル孔を構成するにあたって、第1ノズル部のインク吐出側の開口径がばらつくことを防止することのできるノズルプレートの製造方法、および液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to form a multistage nozzle hole in which a first nozzle portion having a small diameter and a second nozzle portion having a large diameter communicate with each other. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a nozzle plate and a method for manufacturing a droplet discharge head that can prevent the opening diameter of the nozzle from varying.

また、本発明の課題は、さらに、小径の第1ノズル部と大径の第2ノズル部とを高い位置精度で形成することができるノズルプレートの製造方法、および液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a nozzle plate and a method for manufacturing a droplet discharge head, which can form a first nozzle portion having a small diameter and a second nozzle portion having a large diameter with high positional accuracy. It is to provide.

上記課題を解決するために、本発明に係るノズルプレートの製造方法では、平板状の基板の複数の主面をそれぞれ第1面と第2面とした場合、前記第1面に形成した第1エッチングマスクを伴って前記第1面をエッチングして第1ノズル部形成用の第1凹部を形成する第1凹部形成工程と、前記第2面から前記第1面に向かって前記基板を薄板化して前記第1凹部を貫通孔とする薄板化工程と、前記第2面に形成した第2エッチングマスクを伴って前記第2面をエッチングして前記貫通孔と平面視的に重なる領域に前記貫通孔より大径の第2ノズル部形成用の第2凹部を形成する第2凹部形成工程と、を有することを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, in the method for manufacturing a nozzle plate according to the present invention, when a plurality of main surfaces of a flat substrate are respectively a first surface and a second surface, the first surface is formed on the first surface. Etching the first surface with an etching mask to form a first recess for forming a first recess for forming the first nozzle portion; and thinning the substrate from the second surface toward the first surface. The thinning step using the first recess as a through hole and the second surface is etched with a second etching mask formed on the second surface, and the through hole is overlapped with the through hole in a plan view. And a second recess forming step for forming a second recess for forming the second nozzle portion having a diameter larger than that of the hole.

本発明では、第1凹部形成工程において、基板の第1面をエッチングして第1ノズル部形成用の第1凹部を形成した後、薄板化工程において、基板の第2面側から薄板化して第1凹部を貫通孔とする。次に、第2凹部形成工程において、基板の第2面をエッチングして貫通孔と平面視的に重なる領域に貫通孔より大径の第2ノズル部形成用の第2凹部を形成する。その結果、小径の第1ノズル部と大径の第2ノズル部とが連通したノズル孔を備えたノズルプレートを製造することができ、かかるノズルプレートは、第1面側がインク吐出側として用いられる。ここで、第1ノズル部はインク吐出側で開口するが、インク吐出側(第1面側)は、薄板化が施される側とは反対側に位置する。このため、第1ノズル部のインク吐出側の開口縁には、薄板化の際に欠けやエッチングによる溶解等が発生しないので、第1ノズル部のインク吐出側の開口径がばらつくことを防止することができる。それ故、吐出性能に優れたノズルプレートを実現することができる。   In the present invention, in the first recess forming step, the first surface of the substrate is etched to form the first recess for forming the first nozzle portion, and then in the thinning step, the substrate is thinned from the second surface side. The first recess is a through hole. Next, in the second recess formation step, the second surface of the substrate is etched to form a second recess for forming the second nozzle portion having a larger diameter than the through hole in a region overlapping the through hole in plan view. As a result, it is possible to manufacture a nozzle plate having a nozzle hole in which a first nozzle portion having a small diameter and a second nozzle portion having a large diameter communicate with each other, and the first surface side of the nozzle plate is used as an ink discharge side. . Here, the first nozzle portion opens on the ink discharge side, but the ink discharge side (first surface side) is located on the side opposite to the side to be thinned. For this reason, the opening edge on the ink discharge side of the first nozzle portion is not chipped or melted by etching during the thinning process, so that the opening diameter on the ink discharge side of the first nozzle portion is prevented from varying. be able to. Therefore, a nozzle plate excellent in discharge performance can be realized.

本発明では、前記第2凹部形成工程において、前記第2エッチングマスクを形成するフォトリソグラフィーでは、前記貫通孔または当該貫通孔と同時形成されたアライメント用貫通孔を基準に露光マスクの位置合わせを行うことが好ましい。かかる構成によれば、小径の第1ノズル部と大径の第2ノズル部とを高い位置精度で形成することができる。すなわち、本発明では、第1凹部形成工程において、基板の第1面をエッチングして第1ノズル部形成用の第1凹部を形成し、第2凹部形成工程において、基板の第2面をエッチングして第2ノズル部形成用の第2凹部を形成するが、第2凹部形成工程を行う際、第1凹部は貫通孔となって第2面側で開口している。従って、第2凹部形成工程において第2エッチングマスクを形成するためのフォトリソグラフィー工程では、貫通孔または貫通孔と同時形成されたアライメント用貫通孔を基準に露光マスクの位置合わせを行うことができる。従って、小径の第1ノズル部と大径の第2ノズル部とを高い位置精度で形成することができるので、吐出性能に優れたノズルプレートを実現することができる。   In the present invention, in the second recess forming step, in the photolithography for forming the second etching mask, the exposure mask is aligned based on the through hole or the alignment through hole formed simultaneously with the through hole. It is preferable. According to such a configuration, the first nozzle portion having a small diameter and the second nozzle portion having a large diameter can be formed with high positional accuracy. That is, in the present invention, in the first recess forming step, the first surface of the substrate is etched to form the first recess for forming the first nozzle portion, and in the second recess forming step, the second surface of the substrate is etched. Then, the second concave portion for forming the second nozzle portion is formed. When the second concave portion forming step is performed, the first concave portion becomes a through hole and is opened on the second surface side. Therefore, in the photolithography process for forming the second etching mask in the second recess forming process, the alignment of the exposure mask can be performed with reference to the through hole or the alignment through hole formed simultaneously with the through hole. Accordingly, since the first nozzle portion with a small diameter and the second nozzle portion with a large diameter can be formed with high positional accuracy, a nozzle plate with excellent discharge performance can be realized.

本発明では、前記第2凹部形成工程おいて、前記第1面と、支持部材の一方の主面と、を面接合し、当該支持部材の面接合していない他方の主面に冷却用気体を供給しながら前記第2面をドライエッチングすることが好ましい。かかる構成によれば、ドライエッチングの際、基板を冷却することができるので、第2凹部の形状が安定化する。また、基板に形成されている貫通孔の開口部が支持部材によって塞がれているので、ドライエッチングを行っている第2面側に冷却用気体が漏れない。それ故、ドライエッチングを好適に行うことができる。   In the present invention, in the second recess forming step, the first surface and one main surface of the support member are surface bonded, and the cooling gas is applied to the other main surface of the support member that is not surface bonded. It is preferable to dry-etch the second surface while supplying. According to this configuration, the substrate can be cooled during dry etching, so that the shape of the second recess is stabilized. Moreover, since the opening part of the through-hole formed in the board | substrate is obstruct | occluded with the supporting member, the gas for cooling does not leak to the 2nd surface side which is performing dry etching. Therefore, dry etching can be suitably performed.

本発明では、前記薄板化工程において、前記第2面から前記第1面に向かって前記基板を研削加工する、あるいは研磨加工することが好ましい。薄板化工程において、第2面側から基板に研削加工や研磨加工を行うと、貫通孔の開口縁に欠けが発生するおそれがあるが、本発明では、研削加工や研磨加工が第2面側(インク吐出側とは反対側)に対して行われるので、欠けが発生したとしても吐出性能に大きな影響が及ばない。   In the present invention, it is preferable that the substrate is ground or polished from the second surface toward the first surface in the thinning step. In the thinning process, if grinding or polishing is performed on the substrate from the second surface side, the opening edge of the through hole may be chipped. In the present invention, grinding or polishing processing is performed on the second surface side. Since it is performed on the side opposite to the ink discharge side, even if a chip occurs, the discharge performance is not greatly affected.

本発明に係るノズルプレートの製造方法は、液滴吐出ヘッドの製造方法に適用することができる。かかる構成によれば、吐出性能の優れた液滴吐出ヘッドを実現することができる。   The method for manufacturing a nozzle plate according to the present invention can be applied to a method for manufacturing a droplet discharge head. According to such a configuration, it is possible to realize a droplet discharge head having excellent discharge performance.

本発明を適用した液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the droplet discharge head to which the present invention is applied. 図1に示す液滴吐出ヘッドの要部の縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part of the droplet discharge head shown in FIG. 1. 図1に示すノズルプレートの製造に用いた基板の平面図である。It is a top view of the board | substrate used for manufacture of the nozzle plate shown in FIG. 図1に示すノズルプレートの製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the nozzle plate shown in FIG. 図4に続いて行うノズルプレートの製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the nozzle plate performed following FIG. 図5に続いて行うノズルプレートの製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the nozzle plate performed following FIG. 本発明を適用した液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置の斜視図である。It is a perspective view of a droplet discharge device provided with a droplet discharge head to which the present invention is applied.

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明では、本発明を適用した液滴吐出装置としてインクジェットプリンターを例示し、本発明を適用した液滴吐出ヘッドとして、インクジェットプリンターのインクジェットヘッドを例示し、本発明を適用したノズルプレートとして、インクジェットヘッド用のノズルプレートを例示する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, an ink jet printer is exemplified as a liquid droplet ejection apparatus to which the present invention is applied, an ink jet head of an ink jet printer is illustrated as a liquid droplet ejection head to which the present invention is applied, and a nozzle plate to which the present invention is applied. As an example, a nozzle plate for an inkjet head will be described.

(液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドの構成)
図1は、本発明を適用した液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。図2は、図1に示す液滴吐出ヘッドの要部の縦断面図であり、図2(a)、(b)は、液滴吐出ヘッドの縦断面図、およびノズルプレートのノズル孔を拡大して示す縦断面図である。
(Configuration of the droplet discharge head of the droplet discharge device)
FIG. 1 is an exploded perspective view of a droplet discharge head to which the present invention is applied. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the main part of the droplet discharge head shown in FIG. 1, and FIGS. 2A and 2B are a longitudinal sectional view of the droplet discharge head and an enlarged nozzle hole of the nozzle plate. It is a longitudinal cross-sectional view shown.

図1および図2において、本形態の液滴吐出ヘッド10は、インクジェットプリンターのインクジェットヘッドであり、複数のノズル孔11が所定の間隔で直線状に設けられたノズルプレート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プレート2と、キャビティプレート2の振動板22に対峙する電極基板3とを貼り合わせた構成を有している。本形態において、ノズル孔11は、直線状に2列配列されており、1列内には、ノズル孔11が例えば360個形成されている。   1 and 2, a droplet discharge head 10 of this embodiment is an inkjet head of an inkjet printer, and includes a nozzle plate 1 in which a plurality of nozzle holes 11 are linearly provided at predetermined intervals, and each nozzle hole 11. On the other hand, the cavity plate 2 provided with the ink supply path independently and the electrode substrate 3 facing the vibration plate 22 of the cavity plate 2 are bonded together. In this embodiment, the nozzle holes 11 are arranged in two lines in a straight line, and, for example, 360 nozzle holes 11 are formed in one line.

本形態において、ノズルプレート1は、例えば、厚さが65μm程度のシリコン基板から作製されており、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部を有している。より具体的には、ノズル孔11は、インク吐出面1a側に位置して先端がインク吐出面1aで開口する小径の第1ノズル部(噴射口部分の小径孔)11aと、キャビティプレート2と接合する接合面1b側に位置して導入口部分が接合面1bで開口する大径の第2ノズル部(導入口部分の大径孔)11bとから構成され、第1ノズル部11aおよび第2ノズル部11bは、基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けられている。このため、インク滴の吐出方向をノズル孔11の中心軸方向に揃えることができるので、安定したインク吐出特性を発揮する。その結果、インク滴の飛翔方向のばらつきやインク滴の飛び散りを防止することができる。本形態において、ノズルプレート1の表面には、SiO2膜等からなる耐液保護膜18が形成されている。また、ノズルプレート1のインク吐出面1a側には、ノズル孔11の周囲にインクに対する撥液性を有する撥液層19が形成されている。本形態において、第1ノズル部11aの内径は、例えば15〜30μmであり、第2ノズル部11bの内径は、第1ノズル部11aの内径の約1.5倍である。 In this embodiment, the nozzle plate 1 is made of, for example, a silicon substrate having a thickness of about 65 μm, and the nozzle hole 11 has a nozzle portion formed in a two-stage cylindrical shape having different diameters. More specifically, the nozzle hole 11 is located on the ink discharge surface 1a side, a small-diameter first nozzle portion (a small-diameter hole in the ejection port portion) 11a whose tip is opened on the ink discharge surface 1a, the cavity plate 2, It is composed of a large-diameter second nozzle portion (large-diameter hole in the introduction port portion) 11b that is located on the joining surface 1b side to be joined and has an introduction port portion that opens at the joining surface 1b, and includes the first nozzle portion 11a and the second nozzle portion. The nozzle portion 11b is provided perpendicular to the substrate surface and coaxially. For this reason, the discharge direction of the ink droplets can be aligned with the central axis direction of the nozzle hole 11, so that stable ink discharge characteristics are exhibited. As a result, variations in the flying direction of ink droplets and ink droplets can be prevented from scattering. In this embodiment, a liquid-resistant protective film 18 made of a SiO 2 film or the like is formed on the surface of the nozzle plate 1. A liquid repellent layer 19 having liquid repellency with respect to ink is formed around the nozzle hole 11 on the ink ejection surface 1 a side of the nozzle plate 1. In this embodiment, the inner diameter of the first nozzle portion 11a is, for example, 15 to 30 μm, and the inner diameter of the second nozzle portion 11b is about 1.5 times the inner diameter of the first nozzle portion 11a.

本形態において、キャビティプレート2は、シリコン基材から作製されている。キャビティプレート2には、圧力室21を構成するための圧力室用凹部210、オリフィス23を構成するためのオリフィス用凹部230、およびリザーバー24を構成するためのリザーバー用凹部240が形成されている。圧力室用凹部210(圧力室21)とリザーバー用凹部240(リザーバー24)とは、オリフィス用凹部230(オリフィス23)を介して連通している。リザーバー24は、各圧力室21に対して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圧力室21に連通している。リザーバー24の底部には、キャビティプレート2および電極基板3を貫通するインク供給孔25が形成され、このインク供給孔25を通じて、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、圧力室21の底壁は、肉薄の振動板22となっている。なお、キャビティプレート2の全面、若しくは少なくとも電極基板3と対向する面には、熱酸化やプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)により形成されたシリコン酸化膜等の絶縁膜26が形成されている。かかる絶縁膜26は、液滴吐出ヘッド10を駆動したときの絶縁破壊やショートを防止する。   In this embodiment, the cavity plate 2 is made from a silicon substrate. The cavity plate 2 is formed with a pressure chamber recess 210 for configuring the pressure chamber 21, an orifice recess 230 for configuring the orifice 23, and a reservoir recess 240 for configuring the reservoir 24. The pressure chamber recess 210 (pressure chamber 21) and the reservoir recess 240 (reservoir 24) communicate with each other via the orifice recess 230 (orifice 23). The reservoir 24 constitutes a common ink chamber common to the pressure chambers 21, and communicates with the pressure chambers 21 through the orifices 23. An ink supply hole 25 penetrating the cavity plate 2 and the electrode substrate 3 is formed at the bottom of the reservoir 24, and ink is supplied from an ink cartridge (not shown) through the ink supply hole 25. The bottom wall of the pressure chamber 21 is a thin diaphragm 22. Note that an insulating film 26 such as a silicon oxide film formed by thermal oxidation or plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) is formed on the entire surface of the cavity plate 2 or at least the surface facing the electrode substrate 3. Such an insulating film 26 prevents dielectric breakdown or short circuit when the droplet discharge head 10 is driven.

本形態において、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、キャビティプレート2の各振動板22に対向する位置にそれぞれ凹部310が設けられており、各凹部310の内側には、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)等からなる個別電極31がスパッタ法により形成されている。従って、振動板22と個別電極31との間に形成されるギャップは、凹部310の深さ、個別電極31の厚さ、および振動板22を覆う絶縁膜26の厚さにより決定されることになる。   In this embodiment, the electrode substrate 3 is made of a glass base material. The electrode substrate 3 is provided with a recess 310 at a position facing the diaphragm 22 of the cavity plate 2, and inside the recess 310 is made of ITO (Indium Tin Oxide) or the like. Individual electrodes 31 are formed by sputtering. Therefore, the gap formed between the diaphragm 22 and the individual electrode 31 is determined by the depth of the recess 310, the thickness of the individual electrode 31, and the thickness of the insulating film 26 that covers the diaphragm 22. Become.

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とを備えている。端子部31bは、配線のためにキャビティプレート2の端部から露出している電極取り出し部311に位置する。そして、各個別電極31の端子部31bとキャビティプレート2の共通電極27とは、ICドライバ等の駆動制御回路4に電気的に接続されている。   The individual electrode 31 includes a lead portion 31a and a terminal portion 31b connected to a flexible wiring board (not shown). The terminal part 31b is located in the electrode extraction part 311 exposed from the end part of the cavity plate 2 for wiring. The terminal portions 31b of the individual electrodes 31 and the common electrode 27 of the cavity plate 2 are electrically connected to a drive control circuit 4 such as an IC driver.

(液滴吐出ヘッド10の動作)
液滴吐出ヘッド10では、駆動制御回路4によって、液滴吐出ヘッド10の個別電極31に電荷を供給して正に帯電させると、振動板22は負に帯電し、個別電極31と振動板22の間に静電気力が発生する。この静電気力によって、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、圧力室21の容積が増大し、リザーバー24の内部に溜まっていたインクがオリフィス23を通じて圧力室21に流れ込む。次に、個別電極31への電荷の供給を停止すると、静電吸引力が消滅し、振動板22はその弾性力により元に戻る。その際、圧力室21の容積が急激に減少して、圧力室21内の圧力が急激に上昇し、圧力室21内のインクの一部がインク滴としてノズル孔11より吐出される。以降、上記の動作が繰り返される。
(Operation of the droplet discharge head 10)
In the droplet discharge head 10, when the drive control circuit 4 supplies a positive charge to the individual electrode 31 of the droplet discharge head 10, the diaphragm 22 is negatively charged, and the individual electrode 31 and the diaphragm 22 are charged. Electrostatic force is generated during Due to the electrostatic force, the diaphragm 22 is attracted to the individual electrode 31 and bent. As a result, the volume of the pressure chamber 21 increases, and the ink accumulated in the reservoir 24 flows into the pressure chamber 21 through the orifice 23. Next, when the supply of electric charges to the individual electrode 31 is stopped, the electrostatic attractive force disappears, and the diaphragm 22 returns to its original state by the elastic force. At that time, the volume of the pressure chamber 21 is rapidly decreased, the pressure in the pressure chamber 21 is rapidly increased, and a part of the ink in the pressure chamber 21 is ejected from the nozzle hole 11 as an ink droplet. Thereafter, the above operation is repeated.

(液滴吐出ヘッド10の製造方法)
図3〜図6を参照して、図1に示す液滴吐出ヘッド10の製造方法を説明する。図3は、図1に示すノズルプレート1の製造に用いた基板100の平面図である。図4は、図1に示すノズルプレート1の製造方法を示す工程断面図である。図5は、図4に続いて行うノズルプレート1の製造方法を示す工程断面図である。図6は、図5に続いて行うノズルプレートの製造方法を示す工程断面図である。以下の説明では、平板状の基板100の複数の主面をそれぞれ第1面100aと第2面100bとする。また、図4および図6では、第1面100aおよび第2面100bのうち、ノズルプレート1を形成した際にインク吐出面1aとなる第1面100aを上向きに図示し、図5では、基板100の第1面100aを下向きに図示してある。
(Manufacturing method of the droplet discharge head 10)
A method of manufacturing the droplet discharge head 10 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a plan view of the substrate 100 used for manufacturing the nozzle plate 1 shown in FIG. FIG. 4 is a process cross-sectional view showing a method for manufacturing the nozzle plate 1 shown in FIG. FIG. 5 is a process cross-sectional view illustrating a method for manufacturing the nozzle plate 1 performed subsequent to FIG. 4. FIG. 6 is a process cross-sectional view illustrating a nozzle plate manufacturing method performed subsequent to FIG. 5. In the following description, the plurality of main surfaces of the flat substrate 100 are referred to as a first surface 100a and a second surface 100b, respectively. 4 and 6, the first surface 100a and the second surface 100b of the first surface 100a and the second surface 100b are illustrated with the first surface 100a that becomes the ink ejection surface 1a upward when the nozzle plate 1 is formed, and in FIG. A first surface 100a of 100 is shown facing downward.

図1に示す液滴吐出ヘッド10のノズルプレート1を製造するには、まず、図3に示す基板100を用意する。基板100は、例えば、厚さが280μmのシリコン基板であり、以下に説明する各工程を実施して、一点鎖線L1で示すダイシングラインで囲まれた複数の領域の各々にノズル孔11等を形成した後、ダイシングラインに沿って基板100を切断すると、複数のノズルプレート1が切り出される。   In order to manufacture the nozzle plate 1 of the droplet discharge head 10 shown in FIG. 1, first, the substrate 100 shown in FIG. 3 is prepared. The substrate 100 is, for example, a silicon substrate having a thickness of 280 μm, and the nozzle holes 11 and the like are formed in each of a plurality of regions surrounded by a dicing line indicated by a one-dot chain line L1 by performing each process described below. After that, when the substrate 100 is cut along the dicing line, the plurality of nozzle plates 1 are cut out.

本形態では、まず、図4(a)、(b)に示す第1凹部形成工程において、基板100の第1面100aに形成した第1エッチングマスク41を伴って基板100の第1面100aをエッチングして第1ノズル部形成用の第1凹部12aを形成する。より具体的には、図4(a)に示すように、基板100の第1面100aに感光性レジスト40を塗布した後、フォトリソグラフィー工程において露光マスク42を介して感光性レジスト40を露光し、その後、現像する。その結果、レジストマスクからなる第1エッチングマスク41が形成される。かかるフォトリソグラフィー工程において、露光マスク42は、例えば、基板100の第1面100aに形成されているアライメントマーク(図示せず)を基準に位置合わせが行われる。次に、図4(b)に示すように、第1エッチングマスク41の開孔部41aを介して基板100の第1面100aにエッチングを行い、第1ノズル部形成用の第1凹部12aを深く形成する。かかるエッチングとして、本形態では、ICPドライエッチング装置(図示せず)により、基板100の第1面100aに異方性ドライエッチングを行い、第1凹部12aを第1面100aに対して垂直に形成する。この場合のエッチングガスとしては、C48ガスおよびSF6ガスを使用し、これらのエッチングガスを交互に使用する。ここで、C48ガスは、第1凹部12aの側面にエッチングが進行しないように側面を保護するために使用し、SF6ガスは、基板100の垂直方向へのエッチングを促進させるために使用する。 In this embodiment, first, in the first recess forming step shown in FIGS. 4A and 4B, the first surface 100 a of the substrate 100 is formed with the first etching mask 41 formed on the first surface 100 a of the substrate 100. Etching is performed to form the first recess 12a for forming the first nozzle portion. More specifically, as shown in FIG. 4A, after the photosensitive resist 40 is applied to the first surface 100a of the substrate 100, the photosensitive resist 40 is exposed through the exposure mask 42 in the photolithography process. Then, develop. As a result, a first etching mask 41 made of a resist mask is formed. In such a photolithography process, the exposure mask 42 is aligned with reference to an alignment mark (not shown) formed on the first surface 100a of the substrate 100, for example. Next, as shown in FIG. 4B, the first surface 100a of the substrate 100 is etched through the opening 41a of the first etching mask 41, and the first recess 12a for forming the first nozzle portion is formed. Form deeply. In this embodiment, as this etching, anisotropic dry etching is performed on the first surface 100a of the substrate 100 by an ICP dry etching apparatus (not shown) to form the first recess 12a perpendicular to the first surface 100a. To do. As an etching gas in this case, C 4 F 8 gas and SF 6 gas are used, and these etching gases are used alternately. Here, the C 4 F 8 gas is used to protect the side surface so that the etching does not proceed to the side surface of the first recess 12a, and the SF 6 gas is used to promote the etching of the substrate 100 in the vertical direction. use.

また、本形態では、基板100の第1面100aにドライエッチングを行う際、基板100の第2面100bの側を静電チャック装置70で保持し、静電チャック装置70の通気孔71を介して、基板100にヘリウムガス(Heガス)等の冷却用気体を供給することにより、基板100を冷却しながらドライエッチングを行う。従って、第1凹部12aの形状が安定化する。   In this embodiment, when dry etching is performed on the first surface 100 a of the substrate 100, the second surface 100 b side of the substrate 100 is held by the electrostatic chuck device 70, and the air hole 71 of the electrostatic chuck device 70 is interposed. Then, dry etching is performed while cooling the substrate 100 by supplying a cooling gas such as helium gas (He gas) to the substrate 100. Accordingly, the shape of the first recess 12a is stabilized.

次に、図4(c)に示すように、硫酸洗浄等により第1エッチングマスク41を除去した後、図4(d)に示すように、基板100の全面に保護膜13を形成する。より具体的には、基板100を熱酸化装置(図示せず)にセットして酸化温度1075℃、酸化時間4時間、酸素と水蒸気の混合雰囲気中の条件で基板100に熱酸化処理を行い、基板100の表面全体に膜厚が1μmのSiO2膜からなる保護膜13を形成する。 Next, as shown in FIG. 4C, after removing the first etching mask 41 by sulfuric acid cleaning or the like, a protective film 13 is formed on the entire surface of the substrate 100 as shown in FIG. More specifically, the substrate 100 is set in a thermal oxidation apparatus (not shown), and the substrate 100 is subjected to a thermal oxidation process under conditions of an oxidation temperature of 1075 ° C., an oxidation time of 4 hours, and a mixed atmosphere of oxygen and water vapor, A protective film 13 made of a SiO 2 film having a thickness of 1 μm is formed on the entire surface of the substrate 100.

次に、図4(e)に示すように、基板100の第1面100a側に支持部材50の2つの主面のうちの一方を面接合する。本形態において、支持部材50は、基板100の第1面100a側に接着材層を介して貼付される保護テープからなる。保護テープとして、例えば、接着剤層の表面に自己剥離層を備えたものを用いることができ、自己剥離層は紫外線または熱等の刺激によって接着力が低下する。従って、保護テープを剥離する際、紫外線や熱等の刺激を加えれば、保護テープを基板100から容易に剥離することができる。   Next, as illustrated in FIG. 4E, one of the two main surfaces of the support member 50 is surface-bonded to the first surface 100 a side of the substrate 100. In this embodiment, the support member 50 is made of a protective tape that is attached to the first surface 100a side of the substrate 100 via an adhesive layer. As the protective tape, for example, a tape provided with a self-peeling layer on the surface of the adhesive layer can be used, and the self-peeling layer has a lower adhesive force due to stimuli such as ultraviolet rays or heat. Accordingly, when the protective tape is peeled off, the protective tape can be easily peeled off from the substrate 100 by applying a stimulus such as ultraviolet rays or heat.

次に、図5(f)に示す薄板化工程では、基板100の第1面100a側に支持部材50の一方の主面を面接合した状態で、基板100の第2面100b側から基板100を薄板化して第1凹部12aを貫通孔12bとする。かかる薄板化工程を行うにあたって、本形態では、基板100の第2面100b側に研削加工や研磨加工を行った後、洗浄を行う。例えば、基板100の第2面100bにバックグラインダー(図示せず)によって研削加工し、第1凹部12aの底部が開口するまで基板100を薄くする。なお、薄板化工程では、ポリッシャー、CMP装置によって第2面100bを研磨し、第1凹部12aの底部が開口するまで基板100を薄くしてもよい。   Next, in the thinning process illustrated in FIG. 5F, the substrate 100 from the second surface 100 b side of the substrate 100 with the one main surface of the support member 50 being surface-bonded to the first surface 100 a side of the substrate 100. The first recess 12a is formed as a through hole 12b. In performing this thinning process, in this embodiment, the substrate 100 is cleaned after being ground or polished on the second surface 100b side. For example, the second surface 100b of the substrate 100 is ground by a back grinder (not shown), and the substrate 100 is thinned until the bottom of the first recess 12a is opened. In the thinning step, the substrate 100 may be thinned until the second surface 100b is polished by a polisher and a CMP apparatus until the bottom of the first recess 12a is opened.

次に、図5(g)、(h)に示す第2凹部形成工程において、基板100の第2面100bに形成した第2エッチングマスク61を伴って基板100の第2面100bをエッチングして、貫通孔12bに平面視的に重なる領域に貫通孔12bより大径の第2ノズル部形成用の第2凹部14aを形成する。より具体的には、図5(g)に示すように、基板100の第2面100bに感光性レジスト60を塗布した後、フォトリソグラフィー工程において露光マスク62を介して感光性レジスト60を露光し、その後、現像する。その結果、レジストマスクからなる第2エッチングマスク61が形成される。   Next, in the second recess forming step shown in FIGS. 5G and 5H, the second surface 100b of the substrate 100 is etched with the second etching mask 61 formed on the second surface 100b of the substrate 100. The second recess 14a for forming the second nozzle part having a larger diameter than the through hole 12b is formed in a region overlapping the through hole 12b in plan view. More specifically, as shown in FIG. 5G, after the photosensitive resist 60 is applied to the second surface 100b of the substrate 100, the photosensitive resist 60 is exposed through the exposure mask 62 in the photolithography process. Then, develop. As a result, a second etching mask 61 made of a resist mask is formed.

かかるフォトリソグラフィー工程において、露光マスク62は、貫通孔12bにおいて基板100の第2面100bで開口している部分をアライメントマークとして利用して位置合わせが行われる。あるいは、第1凹部12aを形成する際、例えば、図3に示すように、ノズルプレート1として切り出される領域等にアライメント用凹部17aを同時形成し、薄板化工程によって、アライメント用凹部17aをアライメント用貫通孔17bとして基板100の第2面100bで開口させてもよい。かかる構成によれば、アライメント用貫通孔17bにおいて基板100の第2面100bで開口している部分をアライメントマークとして利用し、露光マスク62の位置合わせを行うことができる。   In such a photolithography process, the exposure mask 62 is aligned by using a portion of the through hole 12b that is open on the second surface 100b of the substrate 100 as an alignment mark. Alternatively, when forming the first concave portion 12a, for example, as shown in FIG. 3, the alignment concave portion 17a is simultaneously formed in an area or the like cut out as the nozzle plate 1, and the alignment concave portion 17a is used for alignment by a thinning process. The through hole 17b may be opened on the second surface 100b of the substrate 100. According to such a configuration, the alignment of the exposure mask 62 can be performed by using, as the alignment mark, the portion of the alignment through hole 17b that is open on the second surface 100b of the substrate 100.

次に、図5(h)に示すように、第2エッチングマスク61の開孔部61aを介して基板100の第2面100bにエッチングを行い、第2ノズル部形成用の第2凹部14aを浅く形成する。かかるエッチングとして、本形態では、第1凹部形成工程と同様、ICPドライエッチング装置(図示せず)により、基板100の第2面100bに異方性ドライエッチングを行い、第2凹部14aを第2面100bに対して垂直に形成する。この場合のエッチングガスとしては、C48ガスおよびSF6ガスを使用し、これらのエッチングガスを交互に使用する。ここで、C48ガスは、第2凹部14aの側面にエッチングが進行しないように側面を保護するために使用し、SF6ガスは、基板100の垂直方向へのエッチングを促進させるために使用する。 Next, as shown in FIG. 5 (h), the second surface 100b of the substrate 100 is etched through the opening 61a of the second etching mask 61, and the second recess 14a for forming the second nozzle portion is formed. Form shallow. As this etching, in this embodiment, similarly to the first recess formation step, anisotropic dry etching is performed on the second surface 100b of the substrate 100 by an ICP dry etching apparatus (not shown), and the second recess 14a is formed in the second recess 14a. It is formed perpendicular to the surface 100b. As an etching gas in this case, C 4 F 8 gas and SF 6 gas are used, and these etching gases are used alternately. Here, the C 4 F 8 gas is used to protect the side surface so that the etching does not proceed to the side surface of the second recess 14a, and the SF 6 gas is used to promote the etching of the substrate 100 in the vertical direction. use.

また、本形態では、第2凹部形成工程において基板100の第2面100bにドライエッチングを行う際、基板100の第1面100aの側(支持部材50が貼付されている側)を静電チャック装置70で保持し、静電チャック装置70の通気孔71を介して、支持部材50において基板100が接合されていない他方側の主面にヘリウムガス(Heガス)等の冷却用気体を供給することにより、基板100を冷却しながらドライエッチングを行う。従って、第2凹部14aの形状が安定化する。   In this embodiment, when dry etching is performed on the second surface 100b of the substrate 100 in the second recess forming step, the side of the first surface 100a of the substrate 100 (the side on which the support member 50 is attached) is electrostatic chuck. A cooling gas such as helium gas (He gas) is supplied to the other main surface of the support member 50 to which the substrate 100 is not bonded via the vent hole 71 of the electrostatic chuck device 70. Thus, dry etching is performed while the substrate 100 is cooled. Therefore, the shape of the second recess 14a is stabilized.

次に、図5(i)に示すように、支持部材50(保護テープ)に紫外線や熱等の刺激を加えて基板100から支持部材50を剥離するとともに、硫酸洗浄等により第2エッチングマスク61を除去する。   Next, as shown in FIG. 5 (i), the support member 50 (protective tape) is stimulated with ultraviolet rays or heat to peel the support member 50 from the substrate 100, and the second etching mask 61 is washed with sulfuric acid or the like. Remove.

次に、図5(j)に示すように、例えば、フッ酸水溶液等により保護膜13にウェットエッチングし、保護膜13を除去する。その結果、基板100には、小径の第1ノズル部11aと大径の第2ノズル部11bとが連通したノズル孔11が形成されることになる。   Next, as shown in FIG. 5J, the protective film 13 is wet-etched with a hydrofluoric acid aqueous solution or the like, for example, and the protective film 13 is removed. As a result, a nozzle hole 11 in which the first nozzle portion 11a having a small diameter and the second nozzle portion 11b having a large diameter communicate with each other is formed in the substrate 100.

次に、図6(k)に示すように、ノズル孔11の内壁を含む基板100の表面全体に、耐インク性を有する耐液保護膜18を形成する。本形態では、基板100を熱酸化炉に投入し、基板100の表面全体に例えば膜厚が0.1μmの熱酸化膜(SiO2膜)を耐液保護膜18として形成する。 Next, as shown in FIG. 6K, a liquid-resistant protective film 18 having ink resistance is formed on the entire surface of the substrate 100 including the inner wall of the nozzle hole 11. In this embodiment, the substrate 100 is put into a thermal oxidation furnace, and a thermal oxide film (SiO 2 film) having a film thickness of, for example, 0.1 μm is formed as the liquid-resistant protective film 18 on the entire surface of the substrate 100.

次に、基板100に対してインクに対する撥液性を持たせるための撥液処理を行う。具体的には、図6(l)に示すように、フッ素原子を含むケイ素化合物を主成分とする撥液性材料を蒸着やディッピングで成膜し、基板100の表面全体に撥液層19を形成する。このとき、ノズル孔11の内壁にも撥液層19が形成される。そして、図6(m)に示すように、基板100のうち、撥液性を確保しておきたい部分、すなわち、第1面100aのノズル孔11の吐出口周囲に保護テープ80を貼付した状態で撥液層19をArスパッタやO2プラズマ処理によって除去した後、図6(n)に示すように、保護テープ80を剥がす。 Next, a liquid repelling process is performed to give the substrate 100 liquid repellency with respect to ink. Specifically, as shown in FIG. 6L, a liquid repellent material mainly composed of a silicon compound containing fluorine atoms is formed by vapor deposition or dipping, and a liquid repellent layer 19 is formed on the entire surface of the substrate 100. Form. At this time, the liquid repellent layer 19 is also formed on the inner wall of the nozzle hole 11. And as shown in FIG.6 (m), the state which applied the protective tape 80 to the part which should ensure liquid repellency among the board | substrates 100, ie, the discharge port periphery of the nozzle hole 11 of the 1st surface 100a. After removing the liquid repellent layer 19 by Ar sputtering or O 2 plasma treatment, the protective tape 80 is peeled off as shown in FIG.

それ以降の工程については図示を省略するが、基板100の第1面100aあるいは第2面100bにダイシングテープを貼付した後、基板100をダイシングにより個々のノズルプレート1に分離し、ノズルプレート1をダイシングテープから剥離してノズルプレート1を得る。   Although illustration of the subsequent steps is omitted, after applying a dicing tape to the first surface 100a or the second surface 100b of the substrate 100, the substrate 100 is separated into individual nozzle plates 1 by dicing, The nozzle plate 1 is obtained by peeling from the dicing tape.

このようにして製造したノズルプレート1を用いての液滴吐出ヘッド10を製造するには、図1に示すように、ノズルプレート1の接合面1bに、キャビティプレート2の接合面を貼り合せた後、キャビティプレート2の他の接合面に電極基板3の接合面を貼り付ける。その結果、ノズルプレート1、キャビティプレート2および電極基板3の接合体を備えた液滴吐出ヘッド10が完成する。   In order to manufacture the droplet discharge head 10 using the nozzle plate 1 manufactured as described above, the bonding surface of the cavity plate 2 is bonded to the bonding surface 1b of the nozzle plate 1 as shown in FIG. Thereafter, the bonding surface of the electrode substrate 3 is attached to the other bonding surface of the cavity plate 2. As a result, the droplet discharge head 10 including the joined body of the nozzle plate 1, the cavity plate 2 and the electrode substrate 3 is completed.

(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態では、第1凹部形成工程において、基板100の第1面100aをエッチングして第1ノズル部形成用の第1凹部12aを形成した後、薄板化工程において、基板100の第2面100b側から薄板化して第1凹部12aを貫通孔12bとする。次に、第2凹部形成工程において、基板100の第2面100bをエッチングして貫通孔12bと重なる領域に貫通孔12bより大径の第2ノズル部形成用の第2凹部14aを形成すると、小径の第1ノズル部11aと大径の第2ノズル部11bとが連通したノズル孔11を備えたノズルプレート1を製造することができ、かかるノズルプレート1は、基板100の第1面100a側がインク吐出面1a側として用いられる。ここで、第1ノズル部11aはインク吐出面1a側で開口するが、インク吐出面1a側(第1面100a側)は、薄板化が施される側とは反対側に位置する。このため、第1ノズル部11aのインク吐出側の開口縁には、研削や研磨による薄板化の際に欠け等が発生しないので、第1ノズル部11aのインク吐出側の開口径がばらつくことを防止することができる。それ故、吐出性能に優れたノズルプレート1を実現することができる。
(Main effects of this form)
As described above, in this embodiment, in the first recess forming step, the first surface 100a of the substrate 100 is etched to form the first recess 12a for forming the first nozzle portion, and then in the thinning step, the substrate The first concave portion 12a is formed as a through hole 12b by thinning from the second surface 100b side of 100. Next, in the second recessed portion forming step, when the second surface 100b of the substrate 100 is etched to form the second recessed portion 14a for forming the second nozzle portion having a larger diameter than the through hole 12b in the region overlapping the through hole 12b, A nozzle plate 1 having a nozzle hole 11 in which a first nozzle portion 11a having a small diameter and a second nozzle portion 11b having a large diameter communicate with each other can be manufactured. Used as the ink ejection surface 1a side. Here, the first nozzle portion 11a opens on the ink ejection surface 1a side, but the ink ejection surface 1a side (first surface 100a side) is located on the opposite side to the side where the thinning is performed. For this reason, the opening edge on the ink discharge side of the first nozzle portion 11a is not chipped when thinned by grinding or polishing, so that the opening diameter on the ink discharge side of the first nozzle portion 11a varies. Can be prevented. Therefore, the nozzle plate 1 excellent in discharge performance can be realized.

また、第2凹部形成工程において第2エッチングマスク61を形成するためのフォトリソグラフィー工程では、貫通孔12bまたは貫通孔12bと同時形成されたアライメント用貫通孔17bを基準に露光マスク62の位置合わせを行う。このため、小径の第1ノズル部11aと大径の第2ノズル部11bとを高い位置精度で形成することができる。すなわち、第2凹部形成工程を行う際、第1凹部12aは貫通孔12bとなって第2面100b側で開口している。従って、第2凹部形成工程において第2エッチングマスク61を形成するためのフォトリソグラフィー工程では、貫通孔12bまたは貫通孔12bと同時形成されたアライメント用貫通孔17bを基準に露光マスク62の位置合わせを行うことができる。従って、小径の第1ノズル部11aと大径の第2ノズル部11bとを高い位置精度で形成することができるので、吐出性能に優れたノズルプレート1を実現することができる。   Further, in the photolithography process for forming the second etching mask 61 in the second recess forming process, the alignment of the exposure mask 62 is performed with reference to the through hole 12b or the alignment through hole 17b formed simultaneously with the through hole 12b. Do. For this reason, the small-diameter first nozzle part 11a and the large-diameter second nozzle part 11b can be formed with high positional accuracy. That is, when performing a 2nd recessed part formation process, the 1st recessed part 12a becomes the through-hole 12b, and is opened by the 2nd surface 100b side. Accordingly, in the photolithography process for forming the second etching mask 61 in the second recess forming process, the exposure mask 62 is aligned with reference to the through hole 12b or the alignment through hole 17b formed simultaneously with the through hole 12b. It can be carried out. Accordingly, since the first nozzle portion 11a having a small diameter and the second nozzle portion 11b having a large diameter can be formed with high positional accuracy, the nozzle plate 1 having excellent discharge performance can be realized.

例えば、本形態に係るノズルプレート1における第1ノズル部11aの開口径のばらつきS1、第1ノズル部11aと第2ノズル部11bとの同軸度のばらつきS2、ノズル孔11の位置のばらつきS3を電子顕微鏡写真により計測した結果、以下の値であった。
S1=±0.1μm
S2=±0.2μm
S3=±0.1μm以下
For example, the variation S1 in the opening diameter of the first nozzle portion 11a in the nozzle plate 1 according to the present embodiment, the variation S2 in the coaxiality between the first nozzle portion 11a and the second nozzle portion 11b, and the variation S3 in the position of the nozzle hole 11 are obtained. As a result of measurement by an electron micrograph, the following values were obtained.
S1 = ± 0.1 μm
S2 = ± 0.2 μm
S3 = ± 0.1μm or less

これに対して、特許文献1に記載のように、基板の一方面側を深くエッチングして第1ノズル部形成用の第1凹部を形成した後、基板の一方面側を浅くエッチングして第2ノズル部形成用の第2凹部を形成し、その後、基板の他方面側からの薄板化により、第1凹部を貫通させる参考例1に係る製造方法を採用した場合における上記の値S1、S2、S3は以下の値であった。
S1=±0.3μm
S2=±0.2μm
S3=±0.3μm以下
On the other hand, as described in Patent Document 1, after deeply etching one surface of the substrate to form the first recess for forming the first nozzle portion, the first surface of the substrate is etched shallowly. The above values S1 and S2 in the case where the manufacturing method according to Reference Example 1 in which the second concave portion for forming the two nozzle portions is formed and then the first concave portion is penetrated by thinning from the other surface side of the substrate is adopted. , S3 had the following values.
S1 = ± 0.3 μm
S2 = ± 0.2 μm
S3 = ± 0.3μm or less

また、特許文献2に記載のように、基板の一方面側をエッチングして第1ノズル部形成用の第1凹部を形成した後、基板の他方面側から基板の薄板化を行い、その後、基板の他方面側から基板をエッチングして、第2ノズル部形成用の第2凹部を形成するとともに、第1凹部を貫通させる参考例2に係る製造方法を採用した場合における上記の値S1、S2、S3は以下の値であった。
S1=±0.1μm
S2=±0.4μm
S3=±0.1μm以下
Further, as described in Patent Document 2, after etching one side of the substrate to form the first recess for forming the first nozzle portion, the substrate is thinned from the other side of the substrate, and then Etching the substrate from the other surface side of the substrate to form the second recess for forming the second nozzle portion, and the value S1 in the case of employing the manufacturing method according to Reference Example 2 that penetrates the first recess, S2 and S3 were the following values.
S1 = ± 0.1 μm
S2 = ± 0.4 μm
S3 = ± 0.1μm or less

また、本形態では、第2凹部形成工程において、基板100の第1面100a側に支持部材50を面接合した状態で、支持部材50の側に対して基板100とは反対側から冷却用気体を供給しながら第2面100b側にドライエッチングを行う。このため、ドライエッチングの際、基板100を冷却することができるので、第2凹部14aの形状が安定化する。また、基板100に形成されている貫通孔12bの開口部が支持部材50によって塞がれているので、ドライエッチングを行っている第2面100b側に冷却用気体が漏れない。それ故、ドライエッチングを好適に行うことができる。   Further, in this embodiment, in the second recess forming step, the cooling gas from the side opposite to the substrate 100 with respect to the support member 50 side in a state where the support member 50 is surface-bonded to the first surface 100 a side of the substrate 100. Is dry-etched on the second surface 100b side. For this reason, since the substrate 100 can be cooled during dry etching, the shape of the second recess 14a is stabilized. Further, since the opening of the through hole 12b formed in the substrate 100 is closed by the support member 50, the cooling gas does not leak to the second surface 100b side where dry etching is performed. Therefore, dry etching can be suitably performed.

さらに、本形態では、薄板化工程において第2面100b側から基板100に研削加工あるいは研磨加工を行う。このような構成の場合、貫通孔12bの開口縁に欠けが発生するおそれがあるが、本形態では、研削加工や研磨加工が第2面100b側(インク吐出側とは反対側)に対して行われるので、欠けが発生したとしても吐出性能に大きな影響が及ばない。   Furthermore, in this embodiment, the substrate 100 is ground or polished from the second surface 100b side in the thinning step. In such a configuration, the opening edge of the through hole 12b may be chipped. However, in this embodiment, grinding and polishing are performed on the second surface 100b side (the side opposite to the ink ejection side). Therefore, even if chipping occurs, the discharge performance is not greatly affected.

[他の実施の形態]
上記実施の形態では、研削加工や研磨加工により、基板100の薄板化を行ったが、ドライエッチングを利用して、基板100の薄板化を行ってもよい。例えば、図4(e)に示す状態でCF4ガスやCHF3ガス等のエッチングガスを用いたドライエッチングによってSiO2膜からなる保護膜13を基板100の第2面100bから除去した後、SF6ガスをエッチングガスとするドライエッチングにより、第1凹部12aの底部が開口するまで基板100の第2面100bをエッチングしてもよい。
[Other embodiments]
In the above embodiment, the substrate 100 is thinned by grinding or polishing, but the substrate 100 may be thinned using dry etching. For example, after removing the protective film 13 made of the SiO 2 film from the second surface 100b of the substrate 100 by dry etching using an etching gas such as CF 4 gas or CHF 3 gas in the state shown in FIG. The second surface 100b of the substrate 100 may be etched by dry etching using 6 gas as an etching gas until the bottom of the first recess 12a is opened.

上記実施の形態では、異方性ドライエッチングにより第2凹部14aを形成したが、等方性ドライエッチングにより第2凹部14aを形成してもよい。   In the said embodiment, although the 2nd recessed part 14a was formed by anisotropic dry etching, you may form the 2nd recessed part 14a by isotropic dry etching.

上記実施の形態では、静電力を駆動手段に用いたインクジェットヘッドのノズルプレート1の製造方法等を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々変更することができる。   In the above embodiment, the manufacturing method of the nozzle plate 1 of the ink jet head using the electrostatic force as the driving means has been described. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and the technical idea of the present invention. Various modifications can be made within the range of

例えば、駆動手段として、圧電素子や発熱素子等を利用した液滴吐出ヘッド10のノズルプレート1に本発明を適用してもよい。また、ノズル孔11より吐出される液状材料を変更することにより、図7に示すインクジェットプリンター200の液滴吐出ヘッド10の他、他の液滴吐出装置や、デバイスに適用することができる。   For example, the present invention may be applied to the nozzle plate 1 of the droplet discharge head 10 that uses a piezoelectric element, a heating element, or the like as a driving unit. Further, by changing the liquid material discharged from the nozzle hole 11, it can be applied to other droplet discharge devices and devices in addition to the droplet discharge head 10 of the inkjet printer 200 shown in FIG.

1・・ノズルプレート、2・・キャビティプレート、3・・電極基板、1a・・インク吐出面、1b・・接合面、10・・液滴吐出ヘッド、11・・ノズル孔、11a・・第1ノズル部、11b・・第2ノズル部、12a・・第1凹部、12b・・貫通孔、14a・・第2凹部、17a・・アライメント用凹部、17b・・アライメント用貫通孔、18・・耐液保護膜、19・・撥液層、21・・圧力室、22・・振動板、23・・オリフィス、24・・リザーバー、25・・インク供給孔、41・・第1エッチングマスク、42・・露光マスク、50・・支持部材、61・・第2エッチングマスク、62・・露光マスク、70・・静電チャック装置、71・・通気孔、100・・基板、100a・・第1面、100b・・第2面、200・・インクジェットプリンター 1 .... Nozzle plate, 2 .... Cavity plate, 3 .... Electrode substrate, 1a..Ink discharge surface, 1b..Joint surface, 10..Droplet discharge head, 11..Nozzle hole, 11a..First Nozzle part, 11b .. second nozzle part, 12a .. first recess, 12b .. through hole, 14a .. second recess, 17a .. alignment recess, 17b .. alignment through hole, 18. Liquid protective film, 19 ... Liquid repellent layer, 21 ... Pressure chamber, 22 ... Vibration plate, 23 ... Orifice, 24 ... Reservoir, 25 ... Ink supply hole, 41 ... First etching mask, 42 ... .. Exposure mask, 50 .. Support member, 61 .. Second etching mask, 62 .. Exposure mask, 70 .. Electrostatic chuck device, 71 .. Ventilation hole, 100 .. Substrate, 100 a. 100b ... second side, 200 ... Ink-jet printer

Claims (5)

平板状の基板の複数の主面をそれぞれ第1面と第2面とした場合、
前記第1面に形成した第1エッチングマスクを伴って前記第1面をエッチングして第1ノズル部形成用の第1凹部を形成する第1凹部形成工程と、
前記第2面から前記第1面に向かって前記基板を薄板化して前記第1凹部を貫通孔とする薄板化工程と、
前記第2面に形成した第2エッチングマスクを伴って前記第2面をエッチングして前記貫通孔と平面視的に重なる領域に前記貫通孔より大径の第2ノズル部形成用の第2凹部を形成する第2凹部形成工程と、
を有することを特徴とするノズルプレートの製造方法。
When the plurality of main surfaces of the flat substrate are respectively the first surface and the second surface,
A first recess forming step of forming the first recess for forming the first nozzle portion by etching the first surface with the first etching mask formed on the first surface;
Thinning the substrate from the second surface toward the first surface and using the first recess as a through hole;
A second recess for forming a second nozzle part having a larger diameter than the through hole in a region overlapping the through hole in a plan view by etching the second surface with a second etching mask formed on the second surface A second recess forming step for forming
A method for producing a nozzle plate, comprising:
前記第2凹部形成工程において、前記第2エッチングマスクを形成するフォトリソグラフィーでは、前記貫通孔または当該貫通孔と同時形成されたアライメント用貫通孔を基準に露光マスクの位置合わせを行うことを特徴とする請求項1に記載のノズルプレートの製造方法。   In the second recess forming step, in the photolithography for forming the second etching mask, the alignment of the exposure mask is performed with reference to the through hole or the alignment through hole formed simultaneously with the through hole. The method for manufacturing a nozzle plate according to claim 1. 前記第2凹部形成工程おいて、前記第1面と、支持部材の一方の主面と、を面接合し、
当該支持部材の面接合していない他方の主面に冷却用気体を供給しながら前記第2面をドライエッチングすることを特徴とする請求項1または2に記載のノズルプレートの製造方法。
In the second recess forming step, the first surface and one main surface of the support member are surface bonded,
3. The method of manufacturing a nozzle plate according to claim 1, wherein the second surface is dry-etched while supplying a cooling gas to the other main surface of the support member that is not surface-bonded.
前記薄板化工程において、前記第2面から前記第1面に向かって前記基板を研削加工する、あるいは研磨加工することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のノズルプレートの製造方法。   4. The nozzle plate according to claim 1, wherein, in the thinning step, the substrate is ground or polished from the second surface toward the first surface. 5. Production method. 請求項1乃至4の何れか一項に記載のノズルプレートの製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。   A method for manufacturing a droplet discharge head, wherein the droplet discharge head is manufactured by applying the method for manufacturing a nozzle plate according to any one of claims 1 to 4.
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