JP2005212294A - Electrostatic actuator manufacturing method, droplet discharge head manufacturing method, electrostatic actuator, droplet discharge head, and droplet discharge apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】 液滴吐出ヘッドからの液体の吐出量のバラツキを防止して、高精度な印字品質が可能な液滴吐出ヘッド及び、液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】 液滴吐出ヘッド1を構成する各基板に存在していた加工変質層Xがエッチングによって除去されることで、加工精度の高い静電アクチューエータ50及び液滴吐出ヘッド1が得られるので、液滴吐出ヘッド1のノズル21から吐出されるインクの速度とインクの量がほぼ均一になる。
【選択図】 図3
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a droplet discharge head capable of preventing a variation in the discharge amount of liquid from the droplet discharge head and capable of high-precision printing quality, and a droplet discharge device including the droplet discharge head.
An electrostatic actuator 50 and a droplet discharge head 1 with high processing accuracy can be obtained by removing a work-affected layer X present on each substrate constituting the droplet discharge head 1 by etching. Therefore, the speed of ink ejected from the nozzles 21 of the droplet ejection head 1 and the amount of ink become substantially uniform.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、静電アクチュエータ及び液滴吐出ヘッドに関するものである。更に詳しくは、ノズル間の液体吐出速度と量のバラツキを軽減させる静電アクチュエータ及び液滴吐出ヘッドの構造、並びに静電アクチュエータ及び液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置に関するものである。 The present invention relates to an electrostatic actuator and a droplet discharge head. More particularly, the present invention relates to a structure of an electrostatic actuator and a droplet discharge head that reduces variations in the liquid discharge speed and amount between nozzles, and a droplet discharge device including the electrostatic actuator and the droplet discharge head.
近年、液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドとしては、液滴を発生(吐出)させるためのメカニズムに応じて各種の方式のものが知られている。例えば、ヒータを加熱して液体を沸騰させ、それによって生じる気泡圧で液滴を吐出する形式の液滴吐出ヘッドがある。また、液体を貯留した圧力室に貼り付けられた圧電素子に電圧を印加することにより圧力室の容積を膨張および収縮させて、液滴を吐出する形式の液滴吐出ヘッドがある。さらに、静電気力を利用して液体を貯留した圧力室の容積を変化させて、液滴の吐出を行う形式のものもある。いずれの形式の液滴吐出ヘッドにおいても、圧力室の圧力変動を利用して記録に必要なときにのみ液滴を吐出させるようになっている。 2. Description of the Related Art In recent years, various types of droplet discharge heads of a droplet discharge apparatus are known depending on a mechanism for generating (discharge) droplets. For example, there is a droplet discharge head of a type in which a heater is heated to boil a liquid and a droplet is discharged with a bubble pressure generated thereby. In addition, there is a droplet discharge head of a type that discharges droplets by expanding and contracting the volume of a pressure chamber by applying a voltage to a piezoelectric element attached to a pressure chamber that stores liquid. Further, there is a type in which droplets are discharged by changing the volume of a pressure chamber in which liquid is stored using electrostatic force. In any type of droplet ejection head, droplets are ejected only when necessary for recording using the pressure fluctuation in the pressure chamber.
これらの形式の液滴吐出ヘッドは、一般的に、複数のノズルのそれぞれに対応して配置され、圧力変動によって対応するノズルから液滴を吐出させる圧力室と、各圧力室に液体を供給するリザーバと、各圧力室に前記リザーバに連通させている液体供給口とを有している。圧力室、リザーバ、および液体供給口は、平板状の基板を重ね合わせることにより、それらの基板間に平面方向に配列された状態に区画形成される静電アクチュエータ及び液滴吐出ヘッドの構成が知られている。 These types of droplet discharge heads are generally arranged corresponding to each of a plurality of nozzles, and supply pressure to each pressure chamber and a pressure chamber for discharging droplets from the corresponding nozzle by pressure fluctuation. Each of the pressure chambers has a reservoir and a liquid supply port communicating with the reservoir. The pressure chambers, reservoirs, and liquid supply ports are known for the configuration of the electrostatic actuator and the droplet discharge head that are partitioned and formed in a state in which they are arranged in a plane direction between these substrates by superimposing flat substrates. It has been.
また、これらの形式の静電アクチュエータ及び液滴吐出ヘッド製造方法としては、基板に電極及び絶縁膜を形成することにより電極基板を作成する工程と、シリコン単結晶基板に異方性エッチングを施すことにより、各部を形成してキャビティプレートを作成する工程と、このキャビティプレートと接合されることによって、その間に振動板部と対応する位置にノズル孔と連通される圧力室が設けられるガラスプレートを作成する工程と、前記電極基板と前記キャビティプレートと前記ガラスプレートとを陽極接合により接合する工程とから成る(例えば、特許文献1参照)。 In addition, these types of electrostatic actuators and droplet discharge head manufacturing methods include a step of forming an electrode substrate by forming an electrode and an insulating film on the substrate, and an anisotropic etching of the silicon single crystal substrate. The step of forming the cavity plate by forming each part and the glass plate that is joined to the cavity plate to provide the pressure chamber that communicates with the nozzle hole at a position corresponding to the vibration plate portion therebetween. And a step of joining the electrode substrate, the cavity plate, and the glass plate by anodic bonding (see, for example, Patent Document 1).
ところが、従来構造の静電アクチュエータ及び液滴吐出ヘッドでは、電極基板(第1の基板)とキャビティプレート(第2の基板)と、ガラスプレート(第3の基板)との基板表面上には研磨による加工変質層(マイクロクラック)が存在していた。このため、この加工変質層の中に水分が浸入する場合や、有機物および無機物等の汚物が付着することによって、各基板の形状を形成する工程と、各々の基板を陽極接合方法によって接合して、静電アクチュエータ及び液滴吐出ヘッドを製造する工程では、いろいろな品質問題が発生していた。 However, in the electrostatic actuator and the droplet discharge head having the conventional structure, the electrode substrate (first substrate), the cavity plate (second substrate), and the glass plate (third substrate) are polished on the substrate surface. There was a work-affected layer (microcrack) due to. For this reason, when moisture enters the work-affected layer or when dirt such as organic matter and inorganic matter adheres, the step of forming the shape of each substrate and the respective substrates are joined by an anodic bonding method. In the process of manufacturing the electrostatic actuator and the droplet discharge head, various quality problems have occurred.
ここで、電極基板は、この基板上に加工変質層(マイクロクラック)が存在することによる影響で、電極基板に電極(ITO膜)を形成する時に、ITO膜の膜厚が面粗れ(面の凹凸)状に形成されてITO膜の膜質が変化して、電気特性が変化してしまった。また、水分が振動板部と電極部とで構成されるギャップ部分に浸入することによって、電気特性が変化し、インク吐出時の速度と量にバラツキが発生してしまうという不具合があった。また、基板同士の接合強度が弱くなる問題があった。 Here, the electrode substrate is affected by the presence of a work-affected layer (microcrack) on the substrate, and when the electrode (ITO film) is formed on the electrode substrate, the thickness of the ITO film becomes rough (surface The film quality of the ITO film changed and the electrical characteristics changed. In addition, when moisture enters the gap portion formed by the vibration plate portion and the electrode portion, there is a problem in that the electrical characteristics change and the speed and amount at the time of ink ejection vary. There is also a problem that the bonding strength between the substrates becomes weak.
同様にキャビティプレートは、この基板上に加工変質層(マイクロクラック)が存在すると、この基板上にエッチングによって振動板部を形成する時に、エッチング速度に差が生じていた。また、基板上に金属不純物が存在していることによって、熱酸化処理工程ではシリコン基板内に金属不純物が拡散して、結晶構造に歪が発生し、エッチング速度に差が生じていた。このエッチング速度の差が生じることによって、振動板部の厚さや幅の寸法が精度よく形成できないという不具合と面粗れ(面の凹凸)の不具合があった。振動板部の厚みのバラツキは、振動板部の撓み易さのバラツキに繋がるので、同じ静電気力が与えられたときの撓み量をばらつかせる不具合があった。 Similarly, in the cavity plate, if a work-affected layer (microcrack) is present on this substrate, a difference occurs in the etching rate when the diaphragm portion is formed on the substrate by etching. In addition, due to the presence of metal impurities on the substrate, the metal impurities diffused into the silicon substrate in the thermal oxidation process, causing distortion in the crystal structure and a difference in etching rate. Due to the difference in the etching rate, there were a problem that the thickness and width dimensions of the vibration plate portion could not be formed with high accuracy and a problem of surface roughness (surface irregularities). The variation in the thickness of the diaphragm part leads to a variation in the ease of bending of the diaphragm part, and thus there is a problem that the amount of deflection when the same electrostatic force is applied varies.
電極および振動板の面粗れ(面の凹凸)は、ギャップに面内分布を発生させ、ヘッド製品間で静電気力のバラツキを発生させる不具合があった。 The surface roughness (surface irregularities) of the electrode and the diaphragm causes in-plane distribution in the gap, resulting in a variation in electrostatic force between head products.
また、電極基板とキャビティプレートとを陽極接合する工程や、この電極基板とキャビティプレートとが一体になった部材に、さらにガラスプレートを陽極接合する工程では加工変質層(マイクロクラック)の影響で、各基板同士の接合強度が低下し所定の接合強度が確保されにくくなる不具合があった。このことによって、各基板同士が剥離してしまうことがあり、特に、ガラスプレートとキャビティプレートとで構成される圧力室からインクを吐出するためのインク流路の密閉性が確保されないという不具合があった。 Also, in the process of anodic bonding of the electrode substrate and the cavity plate, and in the process of anodic bonding of the glass plate to the member in which the electrode substrate and the cavity plate are integrated, due to the influence of the work-affected layer (micro crack), There was a problem that the bonding strength between the substrates was lowered and it was difficult to ensure a predetermined bonding strength. As a result, the substrates may be separated from each other. In particular, there is a problem in that the ink flow path for discharging ink from the pressure chamber constituted by the glass plate and the cavity plate cannot be secured. It was.
つまり、電極基板とキャビティプレートとガラスプレートの各基板上に存在する加工変質層(マイクロクラック)の影響で、振動板部のバラツキとギャップのバラツキによって、静電気力のバラツキが発生して、各ノズルから吐出されるインク吐出時の速度と量にバラツキが発生してしまう問題点があった。従って、液滴吐出ヘッドに内蔵される静電アクチュエータ駆動時に、各ノズルから吐出される液体の速度と量とがバラツクこととなり、高精度な印刷品質が得られない等の問題点があった。 In other words, due to the influence of the work-affected layer (micro cracks) on the electrode substrate, cavity plate, and glass plate, variations in electrostatic force occur due to variations in the diaphragm and gaps, and each nozzle There is a problem that variations occur in the speed and amount at the time of ink ejection. Therefore, when the electrostatic actuator built in the droplet discharge head is driven, the speed and amount of liquid discharged from each nozzle vary, and there is a problem that high-precision print quality cannot be obtained.
本発明の目的は、上記課題を解決して、複数の基板を積層した積層構造を持つ静電アクチュエータを製造する際に、研磨によって基板に発生した加工変質層に起因する構造上の不具合を抑え、ひいては必要な駆動特性をより確保できる静電アクチュエータの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、静電アクチュエータ及び液滴吐出ヘッド並びに液滴吐出装置を提供することにある。 The object of the present invention is to solve the above problems and suppress structural defects caused by a work-affected layer generated on a substrate by polishing when manufacturing an electrostatic actuator having a laminated structure in which a plurality of substrates are laminated. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an electrostatic actuator manufacturing method, a droplet discharge head manufacturing method, an electrostatic actuator, a droplet discharge head, and a droplet discharge device that can further secure necessary drive characteristics.
本発明の静電アクチュエータの製造方法は、振動板部を静電気力により駆動させる電極が形成された第1の基板と、前記振動板部が形成された第2の基板とを相互に重ね合わせることから成る静電アクチュエータの製造方法において、研磨によって生じた前記第1の基板の加工変質層をエッチングして除去する工程と、前記第1の基板に前記電極を形成する工程とを備えていることを特徴とする。 In the manufacturing method of the electrostatic actuator of the present invention, the first substrate on which the electrode for driving the vibration plate portion by electrostatic force is formed and the second substrate on which the vibration plate portion is formed are overlapped with each other. And a step of etching and removing the work-affected layer of the first substrate generated by polishing, and a step of forming the electrode on the first substrate. It is characterized by.
この発明によれば、エッチングの工程では、前記第1の基板の加工変質層をエッチングして除去するので、基板上には加工変質層のない面が得られる。電極形成の工程では、この面に、電極材料であるITO膜が加工変質層の影響を受けないで形成されることで膜質が向上し、しかも、膜厚が精度よく形成されることになる。よって、各圧力室に配置された振動板部の駆動が安定する。 According to the present invention, in the etching step, the work-affected layer of the first substrate is removed by etching, so that a surface having no work-affected layer is obtained on the substrate. In the electrode forming step, the ITO film as the electrode material is formed on this surface without being affected by the work-affected layer, so that the film quality is improved and the film thickness is formed with high accuracy. Therefore, the drive of the diaphragm part arrange | positioned at each pressure chamber is stabilized.
本発明の静電アクチュエータの製造方法は、振動板部を静電気力により駆動させる電極が形成された第1の基板と、前記振動板部が形成された第2の基板とを相互に重ね合わせることから成る静電アクチュエータの製造方法において、研磨によって生じた前記第2の基板の加工変質層をエッチングして除去する工程と、前記第2の基板にエッチングによる溝加工を施すことにより、前記振動板部を形成する工程とを備えていることを特徴とする。 In the manufacturing method of the electrostatic actuator of the present invention, the first substrate on which the electrode for driving the vibration plate portion by electrostatic force is formed and the second substrate on which the vibration plate portion is formed are overlapped with each other. In the manufacturing method of the electrostatic actuator comprising: the step of etching and removing the work-affected layer of the second substrate caused by polishing; and the groove processing by etching on the second substrate. And a step of forming a portion.
この発明によれば、エッチングの工程では、前記第2の基板の加工変質層をエッチングして除去するので、基板上には加工変質層のない面が得られる。この面にエッチングによる溝加工を施すことにより振動板部を形成する工程では、加工変質層の影響を受けずに溝が精度良く形成される。しかも、振動板部を形成するパターン寸法が安定して形成されることによって、寸法不良の不具合が解消し、振動板部の厚さのバラツキ発生を防止できる。 According to this invention, in the etching step, the work-affected layer of the second substrate is removed by etching, so that a surface having no work-affected layer is obtained on the substrate. In the step of forming the diaphragm portion by performing groove processing by etching on this surface, the groove is formed with high accuracy without being affected by the work-affected layer. In addition, since the pattern dimensions that form the diaphragm portion are stably formed, the problem of dimensional defects can be eliminated, and variations in the thickness of the diaphragm portion can be prevented.
本発明の静電アクチュエータの製造方法は、振動板部を静電気力により駆動させる電極が形成された第1の基板と、前記振動板部とそれに対応する位置に前記ノズルと連通する前記圧力室が形成された第2の基板と、前記第2の基板と基板とをこの順に重ね合わせることから成る静電アクチュエータの製造方法において、研磨によって生じた前記第3の基板の加工変質層をエッチングして除去する工程と、前記第2の基板と前記第3の基板とを接合する工程を備えていることを特徴とする。 The method for manufacturing an electrostatic actuator according to the present invention includes: a first substrate on which an electrode for driving the vibration plate portion by electrostatic force is formed; and the pressure chamber communicating with the nozzle at the vibration plate portion and a corresponding position. In the method for manufacturing an electrostatic actuator comprising superposing the formed second substrate and the second substrate and the substrate in this order, the work-affected layer of the third substrate generated by polishing is etched. The method includes a step of removing and a step of bonding the second substrate and the third substrate.
この発明によれば、エッチングの工程では、前記第3の基板の加工変質層をエッチングして除去するので、前記第3の基板上には加工変質層のない面が得られる。前記第2の基板に第3の基板を接合する工程を備えているので、基板同士の確実な接合強度が得られる。 According to the present invention, in the etching process, the work-affected layer of the third substrate is removed by etching, so that a surface having no work-affected layer is obtained on the third substrate. Since the step of bonding the third substrate to the second substrate is provided, a reliable bonding strength between the substrates can be obtained.
本発明の静電アクチュエータの製造方法は、前記第1の基板と前記第2の基板とを接合する工程を備えていることを特徴とする。 The method for manufacturing an electrostatic actuator according to the present invention includes a step of bonding the first substrate and the second substrate.
この発明によれば、静電アクチュエータの製造方法は、研磨によって生じた加工変質層を除去してから前記第1の基板と前記第2の基板とを接合する工程を備えているので、基板同士の確実な接合強度が得られる。 According to this invention, since the manufacturing method of the electrostatic actuator includes the step of joining the first substrate and the second substrate after removing the work-affected layer generated by polishing, A certain bonding strength can be obtained.
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、振動板部を静電気力により駆動させる電極が形成された第1の基板と、前記振動板部とそれに対応する位置に前記ノズルと連通する前記圧力室が形成された第2の基板とを相互に重ね合わせることから成る液滴吐出ヘッドの製造方法において、研磨によって生じた前記第1の基板の加工変質層をエッチングして除去する工程と、前記第1の基板に前記電極を形成する工程とを備えていることを特徴とする。 The method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention includes a first substrate on which an electrode for driving a vibration plate portion by electrostatic force is formed, and the pressure chamber communicating with the nozzle at the vibration plate portion and a corresponding position. In the method of manufacturing a droplet discharge head, which comprises superimposing the second substrate on which the first substrate is formed, the step of removing the work-affected layer of the first substrate caused by polishing by etching; and Forming the electrode on one substrate.
この発明によれば、エッチングの工程では、前記第1の基板の加工変質層をエッチングして除去するので、基板上には加工変質層のない面が得られる。電極形成の工程では、この清浄な面に、電極材料であるITO膜が加工変質層の影響を受けないで形成されることで膜質が向上し、しかも、膜厚が精度よく形成されることによって、各圧力室に配置された振動板部の駆動が安定する。 According to the present invention, in the etching step, the work-affected layer of the first substrate is removed by etching, so that a surface having no work-affected layer is obtained on the substrate. In the electrode formation process, the ITO film, which is the electrode material, is formed on this clean surface without being affected by the work-affected layer, so that the film quality is improved and the film thickness is accurately formed. The drive of the diaphragm portion arranged in each pressure chamber is stabilized.
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、振動板部を静電気力により駆動させる電極が形成された第1の基板と、前記振動板部とそれに対応する位置に前記ノズルと連通する前記圧力室が形成された第2の基板とを相互に重ね合わせることから成る液滴吐出ヘッドの製造方法において、研磨によって生じた前記第2の基板の加工変質層をエッチングして除去する工程と、前記第2の基板にエッチングによる溝加工を施すことにより、前記振動板部を形成する工程とを備えていることを特徴とする。 The method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention includes a first substrate on which an electrode for driving a vibration plate portion by electrostatic force is formed, and the pressure chamber communicating with the nozzle at the vibration plate portion and a corresponding position. In the method of manufacturing a droplet discharge head, which is formed by superimposing the second substrate on which the second substrate is formed, a step of etching and removing the work-affected layer of the second substrate caused by polishing; And a step of forming the diaphragm portion by performing groove processing by etching on the second substrate.
この発明によれば、エッチングの工程では、前記第2の基板の加工変質層をエッチングして除去するので、基板上には加工変質層のない面が得られる。この面にエッチングによる溝加工を施すことにより振動板部を形成する工程では、加工変質層の影響を受けずに溝が精度良く形成される。しかも、振動板部を形成するパターン寸法が安定して形成されることによって、寸法不良の不具合が解消し、振動板部の厚さのバラツキ発生を防止できる。よって、振動板部の厚みのバラツキで生じる振動板部の撓み量のバラツキを防止できるので、振動板部の駆動が安定する。 According to this invention, in the etching step, the work-affected layer of the second substrate is removed by etching, so that a surface having no work-affected layer is obtained on the substrate. In the step of forming the diaphragm portion by performing groove processing by etching on this surface, the groove is formed with high accuracy without being affected by the work-affected layer. In addition, since the pattern dimensions that form the diaphragm portion are stably formed, the problem of dimensional defects can be eliminated, and variations in the thickness of the diaphragm portion can be prevented. Therefore, since the variation in the amount of bending of the diaphragm caused by the variation in the thickness of the diaphragm can be prevented, the driving of the diaphragm is stabilized.
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、振動板部を静電気力により駆動させる電極が形成された第1の基板と、前記振動板部が形成された第2の基板と、前記第2の基板と第3の基板とを相互に重ね合わせることから成る液滴吐出ヘッドの製造方法において、研磨によって生じた前記第3の基板の加工変質層をエッチングして除去する工程を備えていることを特徴とする。 The method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention includes a first substrate on which an electrode for driving the diaphragm portion by electrostatic force is formed, a second substrate on which the diaphragm portion is formed, and the second substrate. A method for manufacturing a droplet discharge head comprising superimposing a substrate and a third substrate on each other, comprising a step of etching and removing the work-affected layer of the third substrate generated by polishing. Features.
この発明によれば、エッチングの工程では、前記第3の基板の加工変質層をエッチングして除去するので、基板上には加工変質層のない清浄な面が得られるので、前記第2の基板と前記第3の基板とを接合する時の密着性が向上して基板同士が強固に接合できる。 According to the present invention, in the etching step, the work-affected layer of the third substrate is removed by etching, so that a clean surface having no work-affected layer is obtained on the substrate. And the third substrate are improved in adhesion, and the substrates can be firmly bonded to each other.
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、前記第1の基板と前記第2の基板とを接合する工程を備えていることを特徴とする。 The method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention includes a step of bonding the first substrate and the second substrate.
この発明によれば、液滴吐出ヘッドの製造方法は、研磨によって生じた加工変質層を除去してから前記第1の基板と前記第2の基板とを接合する工程を備えているので、基板同士の確実な接合強度が得られる。 According to this invention, the manufacturing method of the droplet discharge head includes the step of bonding the first substrate and the second substrate after removing the work-affected layer generated by polishing. A reliable bonding strength between the two is obtained.
本発明の静電アクチュエータは、前述の製造方法によって製造された、静電アクチュエータであることが望ましい。 The electrostatic actuator of the present invention is preferably an electrostatic actuator manufactured by the above-described manufacturing method.
この発明によれば、静電アクチュエータは、第1の基板と第2の基板と第3の基板とが加工変質層の影響のない加工精度の高い基板が得られる。さらに、第1の基板と第2の基板と第3の基板との各基板同士の接合強度の高い静電アクチュエータが得られる。 According to this invention, the electrostatic actuator can obtain a substrate with high processing accuracy in which the first substrate, the second substrate, and the third substrate are not affected by the processing-affected layer. Furthermore, an electrostatic actuator having a high bonding strength between the first substrate, the second substrate, and the third substrate can be obtained.
本発明の液滴吐出ヘッドは、前述の製造方法によって製造された、液滴吐出ヘッドであることが望ましい。 The droplet discharge head of the present invention is desirably a droplet discharge head manufactured by the above-described manufacturing method.
この発明によれば、液滴吐出ヘッドは、第1の基板と第2の基板と第3の基板とが加工変質層の影響のない加工精度の高い基板が得られる。さらに、第1の基板と第2の基板と第3の基板との各基板同士の接合強度の高い液滴吐出ヘッドが得られる。 According to the present invention, the droplet discharge head can obtain a substrate with high processing accuracy in which the first substrate, the second substrate, and the third substrate are not affected by the processing-affected layer. Furthermore, a droplet discharge head having high bonding strength between the first substrate, the second substrate, and the third substrate can be obtained.
本発明の液滴吐出ヘッドは、前述の製造方法によって製造された、静電アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッドであることが望ましい。 The droplet discharge head of the present invention is preferably a droplet discharge head provided with an electrostatic actuator manufactured by the above-described manufacturing method.
この発明によれば、液滴吐出ヘッドは精度の高い静電アクチュエータを備えているので、高精度な印刷品質が可能になる。 According to the present invention, since the droplet discharge head includes the high-precision electrostatic actuator, high-precision print quality is possible.
本発明の液滴吐出装置は、前述の液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置であることが望ましい。 The droplet discharge device of the present invention is desirably a droplet discharge device including the above-described droplet discharge head.
この発明によれば、液滴吐出装置は前述の液滴吐出ヘッドを備えているので、高精度な印刷品質が得られる。従って、このような効果が得られる液滴吐出装置を提供できる。 According to this invention, since the droplet discharge device includes the above-described droplet discharge head, high-precision print quality can be obtained. Therefore, it is possible to provide a droplet discharge device that can obtain such an effect.
以下、本発明の静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド及び、液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置について実施形態を挙げ、添付図面に沿って詳細に説明する。 Embodiments of an electrostatic actuator, a droplet discharge head, and a droplet discharge device including the droplet discharge head according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
〔第1実施形態〕
図1は本発明の第1実施形態としての静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッドの一部を示す分解斜視図である。また、図2は静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッドの断面図である。また、図3は各基板の製造工程を示すフローチャートである。
[First Embodiment]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a part of an electrostatic actuator and a droplet discharge head as a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the electrostatic actuator and the droplet discharge head. FIG. 3 is a flowchart showing the manufacturing process of each substrate.
図1及び図2に示すように、液滴吐出ヘッド1は、気体またはインク液滴を基板の側面端部に設けた複数のノズルから吐出させる、いわゆるエッジインクジェットタイプであり、静電駆動方式のものである。液滴吐出ヘッド1は、電極基板2(第1の基板)、キャビティプレート3(第2の基板)、ガラスプレート4(第3の基板)が、この順序で相互に接合された積層構造をしている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
第2の基板であるキャビティプレート3は、例えばシリコン基板であり、図1及び図2に示すように、このキャビティプレート3の表面には底壁が振動板部5として機能する圧力室6を構成することになる凹部7と、この凹部7の後部に設けられたインク供給口8を構成することになる細溝9と、各々の圧力室6にインクを供給するためのインクリザーバ10を構成することになる凹部11とがエッチングによって形成されている。このキャビティプレート3の下面は鏡面研磨によって平滑化されており、電極基板2に対する取付け部とされている。また、電極基板2への共通の電極として、共通電極40が形成されている。
The
図1及び図2に示すように、このキャビティプレート3の側面に、各圧力室6に連通する複数のノズル21が形成されている。しかも、図2に示すように、ノズル21は細い溝形状の断面を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of
第3の基板であるガラスプレート4は、例えばホウ珪酸系のガラス基板であり、図1及び図2に示すように、キャビティプレート3と相互に重ね合わせることにより、ノズルプレート4とキャビティプレートと3の間に、圧力室6、インク供給口8、およびインクリザーバ10とが平面方向Hに配列された状態に区画形成される。
The
このガラスプレート4において、インクリザーバ10の側面の壁部分にはインク取り入れ口(図示せず)が形成されている。このインク取り入れ口はインクリザーバ10と連通していて、接続パイプ(図示せず)が接続されている。この図示しない接続パイプはチューブ(図示せず)を介してインクタンク101(図9を参照)のインク供給源に接続されている。このインクタンク101からインク取り入れ口31を介してインクリザーバ10にインクが供給可能となっている。
In the
第1の基板である電極基板2は、例えばホウ珪酸系のガラス基板であり、図1及び図2に示すように、各々の振動板部5に対峙する部分には、振動室12を構成することになる凹部13が形成されている。この凹部13の底面には、振動板部5に対峙する個別電極14が配置されている。この個別電極14はリード部15を介して端子部16に接続されている。端子部16にはリード線18がボンディングされている。また、リード線18はドライバ20と接続され、外部から電圧を供給されるように構成されている(図示せず)。
The
図3に電極基板2と、キャビティプレート3と、ガラスプレート4の製造工程のフローチャートを示す。
図3に示すように、電極基板2は研磨後、S11工程にて加工変質層X(図4(a)参照)がエッチング加工され、S12工程にて溝加工がされ、S13工程にて電極用薄膜形成がされ、S14工程にてレジスト塗布・露光パターニングがされ、S15工程にてエッチング・パターン形成とレジスト剥離がされて電極基板2が得られる。なお、ここで電極基板2は例えば、ラッピング加工、ポリッシング加工等の機械研磨がされていた。
図4に電極基板2の製造工程を示す。
図3及び図4に示すように、電極基板2は、研磨によって基板表面に加工変質層Xが約0.2μm生じていた。この加工変質層Xの存在する基板を例えばKOHのアルカリ溶液中に浸漬することによって、基板表面がエッチングされて、この加工変質層Xが除去される。この加工変質層Xが除去されたかどうかの確認方法は、例えばエリプソメーターなどの光学測定器にて評価する方法があって、加工変質層Xの有無を確認できる。このようにして得られた清浄な電極基板2の表面に、電極形成部分の凹部13をエッチング加工によって設ける。この凹部13に個別電極14がスパッタ法、または真空蒸着法などの方法によって、形成される。ここでは、ITO膜をスパッタ法によって、約150ナノメートルの厚さで形成されることによって、個別電極14が形成される。さらに、この個別電極14にレジストを塗布し、露光し、エッチングして、レジストを剥離する、いわゆるフォトリソグラフィの工程を採用することによって、所望のパターンの電極14が形成される。このようにして得られた個別電極14(ITO膜)を備えた電極基板2(第1の基板)が完成される。
FIG. 3 shows a flowchart of manufacturing steps of the
As shown in FIG. 3, after the
FIG. 4 shows a manufacturing process of the
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図3に示すように、キャビティプレート3は研磨後、S21工程にて加工変質層X(図5(a)参照)がエッチング加工され、S22工程にて溝加工がされ、S23工程にて酸化膜形成されてキャビティプレート3が得られる。なお、ここで、キャビティプレート3は例えば、ラッピング加工、ポリッシング加工等の機械研磨がされていた。
図5にキャビティプレート3の製造工程を示す。
図3及び図5に示すように、キャビティプレート3も、研磨によって基板表面に生じた加工変質層Xが約0.2μm生じていた。この加工変質層Xの存在する基板を例えばKOHのアルカリ溶液中に浸漬することによって、基板表面がエッチングされて、この加工変質層Xが除去される。この加工変質層Xが除去されたかどうかの確認は前述の方法と同じである。このようにして得られた清浄なキャビティプレート3にフォトリソグラフィによるエッチング加工によりキャビティプレート3を溝加工し、圧力室6になる凹部7とインク供給口8を形成する細溝9との溝部が形成される。と同時に、ノズル21と振動板部5とインクリザーバ10の凹部11が形成される。このようにして得られた各部の溝を備えたキャビティプレートに酸化膜を形成させ(図示せず)キャビティプレート3(第2の基板)が完成される。
As shown in FIG. 3, after the
FIG. 5 shows a manufacturing process of the
As shown in FIGS. 3 and 5, the
図3に示すように、第3の基板であるガラスプレート4は研磨後、S31工程にて加工変質層X(図6(a)参照)がエッチング加工され、ガラスプレート4が得られる。なお、ここで、ガラスプレート4は例えば、ラッピング加工、ポリッシング加工等の機械研磨がされていた。
図6にガラスプレート4の製造工程を示す。
図3及び図6に示すように、ノズルプレート4も、研磨によって基板表面に生じた加工変質層Xが約0.2μm生じていた。この加工変質層Xの存在する基板を例えばKOHのアルカリ溶液中に浸漬することによって、基板表面がエッチングされて、この加工変質層Xが除去される。この加工変質層Xが除去されたかどうかの確認は前述の方法と同じである。このようにして得られたガラスプレート4は清浄な面を有したガラスプレート4(第3の基板)が完成される。
As shown in FIG. 3, after the
FIG. 6 shows a manufacturing process of the
As shown in FIGS. 3 and 6, the
ここで、S15の工程で得られた基板と、S23の工程で得られた基板と、S31の工程で得られた基板とを接合して、液滴吐出ヘッド1が製造される。なお、この際にS15の工程で得られた基板と、S23の工程で得られた基板とを接合して、静電アクチュエータ50が製造される。
Here, the substrate obtained in the step S15, the substrate obtained in the step S23, and the substrate obtained in the step S31 are joined to manufacture the
図7(a)は、電極基板2とキャビティプレート3との接合前の状態を示す。ここで、電極基板2の接合面とキャビティプレート3の接合面は互いに平坦に研磨されていると同時に、前述で示したように、電極基板2とキャビティプレート3は研磨によって生じた加工変質層Xが基板表面から除去されていて、清浄な面を有している。次に、図7(b)は電極基板2とキャビティプレート3とが陽極接合されている接合後の状態を示す。ここで、陽極接合方法は、各基板同士を重ねて、300〜500℃で加熱し、シリコン基板側を陽極とし、ガラス基板側を陰極として、数百ボルトの電圧を印加して行う。従って、電極基板2とキャビティプレート3を接合することによって、電極14および振動板部5を有する静電アクチュエータ50が形成される。
FIG. 7A shows a state before the
図8(a)は、電極基板2とキャビティプレート3とが接合されている状態と、この積層基板(電極基板2とキャビティプレート3との接合体)にガラスプレート4を接合する前の状態を示す。ここで、キャビティプレート3とガラスプレート4の接合面は互いに平坦に研磨されていると同時に、前述で示したように、キャビティプレート3とガラスプレート4は研磨によって生じた加工変質層Xが基板表面から除去されていて、清浄な面を有している。次に、図8(b)は、この積層基板(電極基板2とキャビティプレート3との接合体)に、さらにガラスプレート4が接合されている接合後の状態を示し、この時の接合方法は前述の陽極接合方法によって接合される。
FIG. 8A shows a state in which the
図9は本実施形態の液滴吐出ヘッド1を搭載した液滴吐出装置(インクジェットプリンタ)の構成例を示す概略斜視図である。液滴吐出装置100は、インクタンク101、キャリッジ102、プラテン103、記録紙104等を備えた構成になっていて、液滴吐出ヘッド1はキャリッジ102に搭載されている。
FIG. 9 is a schematic perspective view showing a configuration example of a droplet discharge apparatus (inkjet printer) equipped with the
本実施形態における液滴吐出ヘッド1とこれに内蔵される静電アクチュエータ50の構成は以上のようであって、図1〜図9を参照しながら、その動作について説明する。
The configuration of the
液滴吐出装置100は、プラテン103により記録紙104を搬送させつつ、キャリッジ102を移動させて、記録紙104と液滴吐出ヘッド1との相対位置を制御しながら、インクをインクタンク101から供給して、液滴吐出ヘッド1からインク液滴23を吐出させることにより、任意の文字や画像を記録紙104に印刷する。
The
図1及び図2に示すように、キャビティプレート3に形成した各圧力室6の底面を規定している振動板部5は、圧力室6が振動する部分として機能し、この振動板部5に対峙するように設けられた各々の個別電極14の端子部16と共通電極40との間にはリード線18を介してドライバ20が接続されている。このドライバ20によって個別電極14に電圧を印加すると、電圧が印加された個別電極14と対峙している振動板部5が静電気力によって振動し、これに伴って圧力室6の圧力が変動してノズル21からインク液滴23が吐出される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
例えば、正の電圧パルスを印加して個別電極14の表面を正の電位に帯電させると、対応する振動板部5の下面は負の電位に帯電される。従って、振動板部5は静電気力によって吸引されて下方へ撓む。次に、個別電極14へ印加している電圧パルスをオフにすると、振動板部5が元の位置に復帰する。この復帰動作によって、圧力室6の内圧が急激に上昇して、ノズル21からインク液滴23が吐出される。そして、振動板部5が下方に撓むことにより、インクがインクリザーバ10からインク供給口8を経由して、圧力室6に補給される。
For example, when a positive voltage pulse is applied to charge the surface of the
前述のように、電極基板2、キャビティプレート3、ガラスプレート4は研磨後の加工変質層Xがエッチングによって除去されているので、電極基板2と、キャビティプレート3と、ガラスプレート4は加工変質層がない清浄な面を有している。なお、この加工変質層を除去するエッチングによって、基板表面上の水分や有機物および無機物などの汚物も除去されることになる。
ここで、電極基板2が加工変質層のない清浄な面を有しているので、この電極基板2に形成される個別電極14の膜質が安定するのと同時に個別電極14の膜厚がほぼ一定になる。このことによって、個別電極14の電気的特性が安定する。また、キャビティプレート3が加工変質層のない清浄な面を有しているので、エッチング速度が均一になることによって、このキャビティプレート3に設けられる各種溝部(凹部7、溝部9、凹部11)の形状が精度よく形成されることになる。さらに、ノズルプレート4が加工変質層のない清浄な面を有しているので、基板同士の接合面の密着性が向上することによって、ガラスプレート4とキャビティプレート3との接合時に、複数のノズル21の形状を均一に形成することが期待できるので、ノズル21の寸法精度が向上することになる。従って、バラツキの少ない安定した品質のノズル21が複数形成できる。
つまり、電極基板2の電気的特性が安定し、キャビティプレート3の振動板部の形状が精度よく形成されることによって、安定した静電アクチュエータとしての動作が確保できると同時に液滴吐出ヘッド1のノズル21から吐出される液滴23の吐出速度と吐出量とが安定する。
As described above, the
Here, since the
That is, the electrical characteristics of the
さらに、電極基板2、キャビティプレート3、ガラスプレート4の各基板の研磨後の加工変質層Xがエッチングによって除去され、電極基板2と、キャビティプレート3と、ノズルプレート4は水分や有機物および無機物のない清浄な面を有するので、各基板の接合時に、これら汚物の影響がなくなる。従って、各基板を陽極接合方法によって接合する時、各基板同士が強固に接合され、固定されることになる。つまり、電極基板2とキャビティプレート3とガラスプレート4とがお互いに強固に固定されることによって、キャビティプレート3とガラスプレート4とで構成される圧力室6内のインクが漏れることもなくなる。
Further, the processed alteration layer X after polishing of each of the
なお、液滴吐出ヘッド1で使用されるインクとしては、水、アルコール等の主溶媒または主分散媒エチレングリコール等の界面活性剤と、染料または顔料とを溶解または分散させることにより調製される。さらに、液滴吐出ヘッド1にヒータを設けておけば、ホットメルトインクも使用できる。また、静電アクチュエータとしては、気体も使用できるので、酸素、窒素、水素などのガスの吐出に使用できる。
The ink used in the
以上のような第1実施形態では、次のような効果が得られる。
(1)液滴吐出ヘッド1を構成する各基板に存在していた加工変質層Xがエッチングによって除去されて、これらの基板が加工変質層のない清浄な面を有することによって、前述のように加工変質層の影響がなくなる。従って、加工精度の高い静電アクチュエータ50及び液滴吐出ヘッド1が得られることとなり、液滴吐出ヘッド1のノズル21から吐出されるインクの速度とインクの量がほぼ均一になる。このため、液滴吐出装置100に備えられた液滴吐出ヘッド1が任意の文字や画像を記録紙104に印刷する時に、高精度の印刷品質が得られる。
In the first embodiment as described above, the following effects are obtained.
(1) The work-affected layer X existing on each substrate constituting the
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、前述の第1実施形態と同じ部品および同様な機能を有する部品には同一符号を付し、説明を省略する。
図10は、第2実施形態としての液滴吐出ヘッドの一部を示す分解斜視図である。図11は液滴吐出ヘッドの断面図である。図12は各基板の製造工程を示すフローチャートである。
[Second Embodiment]
Next, 2nd Embodiment of this invention is described based on drawing.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the above-mentioned 1st Embodiment, and the component which has the same function, and description is abbreviate | omitted.
FIG. 10 is an exploded perspective view showing a part of a droplet discharge head according to the second embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view of the droplet discharge head. FIG. 12 is a flowchart showing the manufacturing process of each substrate.
ここで、図10及び図11に示すように、液滴吐出ヘッド1はインク液滴23を基板の上面に設けたノズル21から吐出させるフェイスインクジェットタイプであることが第1実施形態と大きく異なる点である。ただし、第1実施形態と同様な、静電駆動方式である。
Here, as shown in FIGS. 10 and 11, the liquid
図10に示すように、液滴吐出ヘッド1は電極基板2(第1の基板)と、キャビティプレート3(第2の基板)と、ノズルプレート4a(第3の基板)の3枚の基板が重ね合わされた状態に接合された積層構造をしている。
As shown in FIG. 10, the
キャビティプレート3は、例えばシリコン基板であり、このキャビティプレート3の表面には底壁が振動板部5として機能する圧力室6を構成することになる凹部7と、凹部7の後部に設けられたインク供給口8を構成することになる細溝9と、各々の圧力室6にインクを供給するためのインクリザーバ10を構成することになる凹部11とがエッチングによって形成されている。このキャビティプレート3の下面は鏡面研磨によって平滑化されており、電極基板2に対する取付け部とされている。
The
このキャビティプレート3の上面(溝形成側の基板表面)に接合されるノズルプレート4aにおいて、圧力室6の上面を規定する壁部分には各圧力室6に連通する複数のノズル21が形成されている。図11に示すように、ノズル21は段状断面をしており、インク液滴23の吐出方向の前側には円形の小断面ノズル部分21aが形成され、後側には円形の大断面ノズル部分21bが形成されている。
In the
このノズルプレート4aおよびキャビティプレート3を相互に重ね合わせることにより、ノズルプレート4aとキャビティプレート3との間に、圧力室6、インク供給口8、およびインクリザーバ10とが平面方向Hに配列された状態に区画形成される。
By superposing the
ノズルプレート4aにおいて、インクリザーバ10の底面(図11では上面)に対応する壁部分にはインク取り入れ口31が形成されている。このインク取り入れ口31はインクリザーバ10と連通していて、接続パイプ32が接続されている。この接続パイプ32はチューブ33を介してインクタンク101(図9を参照)のインク供給源に接続されている。このインクタンク101からインク取り入れ口31を介してインクリザーバ10にインクが供給可能となっている。
In the
図10、図11に示すように、電極基板2において、各々の振動板部5に対峙する部分には、振動室12を構成することになる凹部13が形成されている。この凹部13の底面には、振動板部5に対峙する個別電極14が配置されている。個別電極14はリード部15を介して端子部16に接続されている。端子部16を除く個別電極14およびリード部15は絶縁膜17(図11では省略)に被覆されている。各端子部16にはリード線18がボンディングされている。リード線18はドライバ20と接続され、外部から電圧を供給されるように構成されている(図示せず)。
As shown in FIGS. 10 and 11, in the
ここで、図12に電極基板2(第1の基板)と、キャビティプレート3(第2の基板)と、ノズルプレート4a(第3の基板)の製造工程のフローチャートを示す。
図12に示すように、電極基板2は、例えばガラス基板であって、研磨後、S51工程にて加工変質層Xがエッチング加工され、S52工程にて溝加工がされ、S53工程にて電極用薄膜形成がされ、S54工程にてレジスト塗布・露光パターニングがされ、S55工程にてエッチング・パターン形成レジスト剥離がされて電極基板2が得られる。ここで、加工変質層Xのない清浄な面を有する電極基板2が得られる。
Here, FIG. 12 shows a flowchart of manufacturing steps of the electrode substrate 2 (first substrate), the cavity plate 3 (second substrate), and the
As shown in FIG. 12, the
図12に示すように、キャビティプレート3は、例えばシリコン基板であって、研磨後、S61工程にてエッチング加工がされ、S62工程にて溝加工がされてキャビティプレート3が得られる。ここで、加工変質層Xのない清浄な面を有するキャビティプレート3が得られる。
As shown in FIG. 12, the
図12に示すように、ノズルプレート4aは、例えばシリコン基板であって、研磨後、S71工程にてエッチング加工がされ、S72工程にてノズル孔加工がされ、S73工程にて酸化膜形成されて、ノズルプレート4aが得られる。ここで、加工変質層Xのない清浄な面を有するノズルプレート4aが得られる。
As shown in FIG. 12, the
次に、S55工程にて得られた電極基板2と、S63工程にて得られたキャビティプレート3とを陽極接合して、接合された積層基板がS56工程で得られる。静電アクチュエータが製造される。
Next, the
さらに、S56工程にて得られた電極基板2とキャビティプレート3とが接合された積層基板に、S73工程にて得られたノズルプレート4aを接着剤によって貼り合わせることで液滴吐出ヘッド1がS57工程で得られる。
Furthermore, the
本発明の第2実施形態における液滴吐出ヘッド1の構成は以上のようであって、図10及び図11を参照しながら、その動作について説明する。
The configuration of the
ここで、液滴吐出ヘッド1をキャリッジ102に備えた図9に示す液滴吐出装置100は、プラテン103により記録紙104を搬送させつつ、キャリッジ102を移動させて、記録紙104と液滴吐出ヘッド1との相対位置を制御しながら、インクをインクタンク101から供給して、液滴吐出ヘッド1からインク液滴23を吐出させることにより、任意の文字や画像を記録紙104に印刷する。
Here, the
図10及び図11に示すように、キャビティプレート3に形成した各圧力室6の底面を規定している振動板部5は、共通電極として機能し、この共通電極と各個別電極14の端子部16との間にはドライバ20が接続されている。このドライバ20によって個別電極14に電圧を印加すると、電圧が印加された個別電極14と対峙している振動板部5が静電気力によって振動し、これに伴って圧力室6の圧力が変動してノズル21からインク液滴23が吐出される。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
例えば、正の電圧パルスを印加して個別電極14の表面を正の電位に帯電させると、対応する振動板部5の下面は負の電位に帯電される。従って、振動板部5は静電気力によって吸引されて下方へ撓む。次に、個別電極14へ印加している電圧パルスをオフにすると、振動板部5が元の位置に復帰する。この復帰動作によって、圧力室6の内圧が急激に上昇して、ノズル21からインク液滴23が吐出される。そして、振動板部5が下方に撓むことにより、インクがインクリザーバ10からインク供給口8を経由して、圧力室6に補給される。
For example, when a positive voltage pulse is applied to charge the surface of the
ドライバ20によって個別電極14に電圧を印加すると、電圧が印加された個別電極14と対峙している振動板部5が静電気力によって振動し、この振動に伴って圧力室6の圧力が変動してノズル21からインク液滴23が吐出される。
When a voltage is applied to the
電極基板2と、キャビティプレート3と、ノズルプレート4aとの各基板の加工変質層Xが除去されているで、第1実施形態と同様に、各基板は加工変質層がない清浄な面を有する。しかも、水分や有機物および無機物等の汚物も除去されている。従って、液滴吐出ヘッド1を構成する電極基板2と、キャビティプレート3と、ノズルプレート4aとが前述の通り、精度よく形成できる。と同時に、各基板同士が強固に接合されることによって、インクが漏れることもなく、ノズル21から液滴23を吐出することになる。従って、上面にノズル21を設けて、インクを吐出させるタイプの静電アクチュエータ50及び液滴吐出ヘッド1ができる。
Since the processing damaged layer X of each substrate of the
以上のような第2実施形態では、第1実施形態で得られた効果以外に、次のような効果が得られる。
(2)液滴吐出ヘッド1のノズル21が上面に設けられたタイプであるので、フェイスインクジェットタイプの液滴吐出装置に使用でき、用途の拡大が期待できる。
In the second embodiment as described above, the following effects can be obtained in addition to the effects obtained in the first embodiment.
(2) Since the
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。変形例を以下に示す。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention. A modification is shown below.
(変形例1)
本発明の製造方法が適用される液滴吐出ヘッドは、インクを吐出するインクジェットヘッドに限定されない。例えば水、有機溶媒、接着剤、色素機能液、コーティング剤などの液体を吐出する液滴吐出ヘッドの製造方法に適用することもできる。色素機能液としては、例えば液晶表示装置に使用されるカラーフィルタを、インクジェット技術を応用して製造する際にフィルタ基板上のサブ画素領域に吐出される色素機能液材料などが挙げられる。
(Modification 1)
The droplet discharge head to which the manufacturing method of the present invention is applied is not limited to an inkjet head that discharges ink. For example, the present invention can be applied to a method for manufacturing a droplet discharge head that discharges a liquid such as water, an organic solvent, an adhesive, a dye functional liquid, or a coating agent. Examples of the dye functional liquid include a dye functional liquid material that is discharged to a sub-pixel region on a filter substrate when a color filter used in a liquid crystal display device is manufactured by applying an inkjet technique.
(変形例2)
本発明の製造方法が適用される静電アクチュエータは、液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)用に限定されない。例えば静電アクチュエータは、ノズル等から気体を吐出する気体吐出装置において吐出駆動源として使用されるものでもよい。さらに静電アクチュエータは、液体や固体等の媒体に振動を付与する振動発生装置において振動発生駆動源として使用されるものでもよい。
(Modification 2)
The electrostatic actuator to which the manufacturing method of the present invention is applied is not limited to a droplet discharge head (inkjet head). For example, the electrostatic actuator may be used as a discharge drive source in a gas discharge device that discharges gas from a nozzle or the like. Furthermore, the electrostatic actuator may be used as a vibration generation drive source in a vibration generator that applies vibration to a medium such as a liquid or a solid.
(変形例3)
第1、第2及び第3の基板の全てについて加工変質層Xを除去するエッチング工程S11、S21、S31、S51、S61、S71を採用したが、必ずしも全ての基板にエッチング工程を施す必要はない。例えば第1の基板である電極基板2のみに加工変質層Xを除去するエッチング工程を施せば、第1及び第2の基板の接合強度向上、電極14のパターン形状適正化および面粗れ抑制を実現できる。また、第2の基板であるキャビティプレート3のみに加工変質層Xを除去するエッチング工程を施せば、振動板部5の厚みバラツキおよび面粗れ抑制を実現できる。さらに第3の基板であるノズルプレート4aのみに加工変質層Xを除去するエッチング工程を施せば、第2及び第3の基板の接合強度向上などを実現できる。もちろん、第1〜第3の基板のうち選択した2つの基板についてのみ加工変質層Xを除去するエッチング工程を実施する製造方法も採用することができる。
(Modification 3)
Although the etching steps S11, S21, S31, S51, S61, and S71 for removing the work-affected layer X are adopted for all of the first, second, and third substrates, it is not always necessary to perform the etching step on all the substrates. . For example, if an etching process for removing the work-affected layer X is performed only on the
前述の実施形態及び変形例を包含する技術的思想としては、第1、第2及び第3の基板の全ての基板について加工変質層Xを除去してから基板を接合する工程を備えていることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 The technical idea including the above-described embodiments and modifications includes a step of bonding the substrates after removing the work-affected layer X for all of the first, second, and third substrates. A method of manufacturing a droplet discharge head characterized by the above.
この技術的思想によれば、静電アクチュエータを内蔵した液滴吐出ヘッドを精度よく、しかも大量に製造することができる。 According to this technical idea, it is possible to accurately manufacture a large number of droplet discharge heads incorporating an electrostatic actuator.
1…液滴吐出ヘッド、2…電極基板、3…キャビティプレート、4…ガラスプレート、5…振動板部、6…圧力室、21…ノズル、50…静電アクチュエータ、100…液滴吐出装置、X…加工変質層。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
研磨によって生じた前記第1の基板の加工変質層をエッチングして除去する工程と、
前記第1の基板に前記電極を形成する工程とを備えていることを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。 In a method for manufacturing an electrostatic actuator comprising: a first substrate on which an electrode for driving a diaphragm portion by electrostatic force is formed; and a second substrate on which the diaphragm portion is formed.
Etching and removing the work-affected layer of the first substrate caused by polishing;
And a step of forming the electrode on the first substrate.
研磨によって生じた前記第2の基板の加工変質層をエッチングして除去する工程と、
前記第2の基板にエッチングによる溝加工を施して、前記振動板部を形成する工程とを備えていることを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。 A first substrate on which an electrode for driving the diaphragm part by electrostatic force is formed and a second substrate on which the pressure chamber communicating with the nozzle is formed at a position corresponding to the diaphragm part. In a method of manufacturing an electrostatic actuator comprising:
Etching and removing the work-affected layer of the second substrate caused by polishing;
And a step of forming grooves on the second substrate by etching to form the diaphragm portion.
研磨によって生じた前記第3の基板の加工変質層をエッチングして除去する工程と、
前記第2の基板と前記第3の基板とを接合する工程を備えていることを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。 A first substrate on which an electrode for driving the diaphragm portion by electrostatic force is formed; a second substrate on which the pressure chamber communicating with the nozzle is formed at the position corresponding to the diaphragm portion; In the method of manufacturing an electrostatic actuator comprising superposing two substrates and a third substrate in this order,
Etching and removing the work-affected layer of the third substrate generated by polishing;
A method for manufacturing an electrostatic actuator, comprising the step of bonding the second substrate and the third substrate.
研磨によって生じた前記第1の基板の加工変質層をエッチングして除去する工程と、
前記第1の基板に前記電極を形成する工程とを備えていることを特徴とする液滴吐出ヘッド製造方法。 A first substrate on which an electrode for driving the diaphragm portion by electrostatic force is formed; a second substrate on which the pressure chamber communicating with the nozzle is formed at the position corresponding to the diaphragm portion; In a method for manufacturing a droplet discharge head, which comprises superposing two substrates and a third substrate in this order,
Etching and removing the work-affected layer of the first substrate caused by polishing;
And a step of forming the electrode on the first substrate.
研磨によって生じた前記第2の基板の加工変質層をエッチングして除去する工程と、
前記第2の基板にエッチングによる溝加工を施して、前記振動板部とそれに対応する位置に前記ノズルと連通する前記圧力室を形成する工程とを備えていることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 A first substrate on which an electrode for driving the diaphragm portion by electrostatic force is formed; a second substrate on which the pressure chamber communicating with the nozzle is formed at the position corresponding to the diaphragm portion; In a method for manufacturing a droplet discharge head, which comprises superposing two substrates and a third substrate in this order,
Etching and removing the work-affected layer of the second substrate caused by polishing;
A droplet discharge head comprising: a step of etching a groove on the second substrate to form the pressure chamber that communicates with the nozzle at the position corresponding to the diaphragm portion. Manufacturing method.
研磨によって生じた前記第3の基板の加工変質層をエッチングして除去する工程と、
前記第2の基板と前記第3の基板とを接合する工程を備えていることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 A first substrate on which an electrode for driving the diaphragm portion by electrostatic force is formed; a second substrate on which the pressure chamber communicating with the nozzle is formed at the position corresponding to the diaphragm portion; In a method for manufacturing a droplet discharge head, which comprises superposing two substrates and a third substrate in this order,
Etching and removing the work-affected layer of the third substrate generated by polishing;
A method of manufacturing a droplet discharge head, comprising a step of bonding the second substrate and the third substrate.
A droplet discharge apparatus comprising the droplet discharge head according to claim 10.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7686432B2 (en) | 2006-01-20 | 2010-03-30 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Inkjet printer head and fabricating method thereof |
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2004
- 2004-01-29 JP JP2004022260A patent/JP2005212294A/en not_active Withdrawn
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