JP4003917B2

JP4003917B2 - Droplet discharge head and manufacturing method thereof

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Publication number: JP4003917B2
Application number: JP2000323837A
Authority: JP
Inventors: 清山口
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2000-10-24
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2020-10-24
Also published as: JP2002127415A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は液滴吐出ヘッド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像記録装置（画像形成装置を含む。）に用いられるインクジェット記録装置における液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドとして、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する圧力発生室（吐出室、インク流路、インク室、圧力室、加圧室、加圧液室などとも称される。）と、この圧力発生室の壁面の一部を形成する振動板と、この振動板に対向する電極とを備えて、振動板を静電力で変形変位させることで圧力発生室内インクを加圧してノズルから液滴を吐出させる静電型インクジェットヘッドがあり、例えば、特開平７−１３２５９８号公報、特開平２−２８９３５１号公報などに開示されている。
【０００３】
このような静電型インクジェットヘッドにおいては、簡単なプロセスで高密度に圧力発生室を形成する方法として、マイクロマシニングの分野において技術が確立されている単結晶Ｓiの異方性ウェットエッチング、特に垂直壁が形成可能な結晶面方位（１１０）のＳi基板を圧力発生室などの流路を形成する流路基板に用いるようにしている。
【０００４】
この結晶面方位（１１０）のシリコン基板を流路基板に用いた従来の静電型インクジェットヘッドは、図１０に示すように、第一基板１０１に深さＤの圧力発生室１０２及びこの圧力発生室１０２の壁面となる第一電極を兼ねる振動板１０３を形成する凹部をエッチングで形成し、この第一基板１０１の下側に第二基板１０４を接合し、この電極基板１０４には深さＥの凹部１０５を形成して、この凹部１０５底面に振動板１０３にギャップ１０６を介して対向する幅Ｂの第二電極１０７を設けている。なお、第二電極１０７は絶縁膜１０８にて被覆している。
【０００５】
同図から分かるように、従来のインクジェットヘッドにおいては、圧力発生室１０２の振動板短手方向の幅（以下単に「幅」という。）Ａよりも第二電極１０７の幅Ｂが大きく、したがってまた、圧力発生室１０２の幅Ａよりも第二基板１０４に形成した凹部（溝）１０５の幅（ギャップ１０６を含む空間の幅）Ｃが大きい。これにより、圧力発生室１０２の壁面を形成する振動板１０３は全体が変位可能領域となってその短辺長は圧力発生室１０２の幅Ａと同じになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、静電型インクジェットヘッドにおいて、振動板の変位量δは、構造的には振動板厚さ、振動板短辺長、ギャップの関数となっている。したがって、チャンネル間の噴射特性のばらつきを抑えて安定的した液滴噴射特性を得るためには、これらの振動板のパラメータのばらつきを小さくすることが重要になってくる。
【０００７】
ところで、上述した従来のインクジェットヘッドにあっては、振動板の両端は圧力発生室を形成する第一基板に固定されており、振動板の短辺長は圧力発生室の幅Ａと一致する。この圧力発生室はインク流路の一部分でもあるため、高さ（深さ）Ｄをあまり小さく（低く）すると、流体抵抗値が増加して吐出効率が低下するので、高さ（深さ）Ｄをあまり低くすることができず、１００μｍ以上の高さを必要とし、圧力発生室の形成には、例えば第二電極を設ける第二基板の凹部を形成する場合と比較して、深堀（１００μｍ以上）のエッチングを行わなければならない。
【０００８】
ここで、一般的には、エッチング幅のばらつきは、エッチング深さに対してほぼ単調増加の関係を示す。そのため、第一基板に形成する高さＤが高い（１００μｍ以上の）圧力発生室の幅（液室幅）Ａのばらつきを抑えることは困難である。
【０００９】
また、圧力発生室は、シリコン基板の異方性エッチングで形成しているが、このエッチングで垂直な隔壁を形成するためには、結晶面方位（１１０）のシリコン基板を用いて、更にパターンを結晶軸に対して、正確に位置あわせする必要があり、この位置あわせがずれると、マスクパターンに対する仕上がり寸法のズレが大きくなる。ところが、フォトリソの段階で結晶軸を正確に特定することはきわめて難しく、圧力発生室の幅Ａのばらつきを抑制することには限界があり、特に量産工程でばらつきを±１μｍ以内に抑えることは難しい。
【００１０】
この圧力発生室の幅Ａのばらつきは振動板の短辺長のばらつきになるため、噴射特性のばらつきが大きくなり、安定した噴射特性を得られなくなるという課題がある。
【００１１】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、噴射特性のバラツキが少ない液滴吐出ヘッド及びその液滴吐出ヘッドを低コストで製造するための製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板と電極との間のギャップを含む空間の短辺長が圧力発生室の短辺長よりも短く、空間を形成する部分は、振動板と電極との間のギャップ長を規定する部位がウエットエッチングで形成され、空間の短辺長を規定する部位を、ギャップ長を規定する部位の周囲にドライエッチングで電極の形成面よりも深い溝部として形成された構成とした。
【００１３】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、本発明に係る液滴吐出ヘッドを製造する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、振動板と電極との間のギャップ長を規定する部位を形成した後に、ギャップ長を規定する部位の周囲にドライエッチングで溝部を形成する構成とした。
【００１４】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、本発明に係る液滴吐出ヘッドを製造する方法であって、空間の短辺長を規定する部位をドライエッチングで形成するときのマスクと電極を形成するときのマスクとが同一である構成とした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図１は本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドの分解斜視説明図、図２は同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図、図３は同ヘッドの振動板短手方向の要部拡大断面図、図４は同ヘッドの要部断面説明図である。
【００１６】
このインクジェットヘッドは、シリコン基板を用いた第一基板である流路基板１と、この流路基板１の下側に設けたシリコン基板を用いた第二基板である電極基板２と、流路基板１の上側に設けた第三基板であるノズル板３とを備え、インク滴を吐出する複数のノズル４、各ノズル４が連通するインク流路である圧力発生室６、各圧力発生室６にインク供給路を兼ねた流体抵抗部７を介して連通する共通液室８などを形成している。
【００１７】
流路基板１にはノズル４が連通する複数の圧力発生室６及びこの圧力発生室６の底面を形成する振動板１０、圧力発生室６の側壁面６ａを形成する側壁部１１を形成する凹部を形成し、ノズル板３にはノズル４となる孔及び流体抵抗部７を形成する溝を形成し、また流路基板１と電極基板２には共通液室８を形成する貫通部を形成している。
【００１８】
ここで、流路基板１には、結晶面方位（１１０）のｐ型又はｎ型にドーズされたシリコン基板（所謂ベース基板）２１にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）２２を介してｐ型又はｎ型にドースされた振動板１０の厚みを有するシリコン基板（所謂活性層基板）２３を接合してなるシリコン基板を用いて、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）２２をエッチングストップ層としてシリコン基板２１をエッチングして圧力発生室６となる凹部を形成し、その後、その凹部底面のシリコン酸化膜２３を除去してシリコン基板からなる振動板１０を形成している。
【００１９】
なお、振動板１０は、上述したようにｐ型又はｎ型にドーズされたＳＯＩ基板のシリコン基板を用いて形成しているが、Ｓi基板やセラミック基板上にＣＶＤやスパッタリングなどの薄膜形成プロセスによって形成されたＳiエピタキシャル層／多結晶膜、または金属薄膜などであってもよい。流路基板もシリコンやセラミックだけでなく、微細加工が可能で液室としての剛性が得られるのであれば、樹脂やＳＵＳなど金属を流路形成部材の一部として用いることもできる。
【００２０】
電極基板２には、ｐ型又はｎ型の導電性を有するシリコン基板を用いて、このシリコン基板の主平面上に熱酸化等によって酸化膜層１２を形成し、この酸化膜層１２に凹部１３を形成し、この凹部１３間の隔壁１４上端面を流路基板１との接合面とし、この凹部１３の底面に振動板１０にギャップ１６を置いて対向する電極１５を配置し、これらの振動板１０と電極１５とにより振動板１０を静電力で変形変位させるマイクロアクチュエータを構成している。
【００２１】
電極１５表面にはＳｉＯ₂膜などの酸化膜系絶縁膜、Ｓｉ₃Ｎ₄膜などの窒化膜系絶膜からなる誘電絶縁膜（電極保護層）１７を成膜している。なお、電極１５表面に絶縁膜１７を形成しないで、振動板１０側に絶縁膜を形成することもできる。また、電極基板２にはパイレックスガラス（硼珪酸ガラス）を用いることができ、この場合には絶縁性を有しているので、そのまま凹部１３を形成する。同様に、電極基板２にはセラミック基板を用いることもできる。
【００２２】
また、電極基板２の電極１５としては、金又は通常半導体素子の形成プロセスで一般的に用いられるＡｌ、Ｃｒ、Ｎｉ等の金属材料や、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ等の高融点金属、または不純物により低抵抗化した多結晶シリコン材料などを用いることができる。この電極１５は外部に延設して接続部（電極パッド部）１５ａとし、これにヘッド駆動回路であるドライバＩＣをワイヤボンドによって搭載したＦＰＣケーブルを異方性導電膜などを介して接続している。
【００２３】
ここで、流路基板１で形成する圧力発生室６の短辺長（幅）Ａは側壁６ａの間隔で規定される。また、振動板１０は電極基板２に接合しているので、振動板１０の変位可能領域の短辺長は第二電極１５を設けるギャップ１６を含む空間である凹部１３の側壁面１３ｂで規定される振動板短手方向の長さ（幅）Ｃで規定される。そこで、電極基板２の凹部１３の幅Ｃを圧力発生室６の幅Ａよりも短くする（Ｃ＜Ａ）ことにより、振動板１０の変形可能領域の短辺長が圧力発生室６の振動板短手方向の幅Ａよりも短くなるようにしている。
【００２４】
そして、電極基板２のギャップ１６を含む空間を形成する凹部１３は、振動板１０と電極１５との間のギャップ長を規定する部位（凹部１３の底面）１３ａと、凹部１３の短辺長（幅）Ｃを規定する部位（凹部１３の側壁面）１３ｂとを異なる工程で形成している。すなわち、電極基板２の酸化膜層１２にギャップ長を規定する部位１３ａを底面とする凹部１３を形成する工程（第１工程）を行い、このギャップ長を規定する部位１３ａの周囲に垂直壁を有する電極１５を形成する面（部位１３ａ）より深い溝部１９を形成することで凹部１３の側壁面１３ｂを形成する工程（第２工程）とを行ったものである。
【００２５】
これらの流路基板１と電極基板２との接合は、流路基板１及び電極基板２をいずれもシリコン基板で形成したときには直接接合で接合することができる。この直接接合は１０００℃程度の高温化で実施することもできる。また、電極基板２をシリコンで形成して、陽極接合を行うこともでき、この場合には、電極基板２と流路基板１との間にパイレックスガラスを成膜し、この膜を介して陽極接合を行うこともできる。さらに、流路基板１と電極基板２にシリコン基板を使用して金等のバインダーを接合面に介在させた共晶接合で接合することもできる。
【００２６】
ノズル板３には、多数のノズル４を形成するとともに、共通液室８と圧力発生室６を連通するための流体抵抗部７を形成する溝部を形成している。ここでは、インク吐出面（ノズル４表面側）には撥水性皮膜を成膜している。このノズル板３にはステンレス基板（ＳＵＳ）を用いているが、この他、エレクトロフォーミング（電鋳）工法によるニッケルメッキ膜、ポリイミド等の樹脂にエキシマレーザー加工をしたもの、金属プレートにプレス加工で穴加工をしたもの等でも用いることができる。
【００２７】
また、撥水性皮膜は、フッ素系樹脂微粒子であるポリテトラフルオロエチレン微粒子を分散させた電解又は無電解ニッケル共析メッキ（ＰＴＦＥ−Ｎi共析メッキ）によるメッキ皮膜で形成することもできる。
【００２８】
このインクジェットヘッドは、ノズル４を二列配置し、この各ノズル４に対応して圧力発生室６、振動板１０、電極１５なども二列配置し、各ノズル列の中央部（ヘッド中央部）に共通液室８を配置して、共通液室８から左右の圧力発生室６にインクを振り分けて供給する構成を採用している。これにより、各圧力発生室６へのインク供給を均等に配分することができ、各吐出室の駆動状態の緩衝をほとんど受けることなく、均一なインク滴吐出特性を確保することができて、簡単なヘッド構成で多数のノズル４を有するマルチノズルヘッドを構成することができる。このノズル４の配列密度で規定されるこのヘッドの吐出密度は３００ｄｐｉとしている。
【００２９】
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、振動板１０を共通電極とし電極１５を個別電極として、振動板１０と電極１５との間に駆動波形を印加することにより、振動板１０と電極１５との間に静電力（静電吸引力）が発生して、振動板１０が電極１５側に変形変位する。これにより、圧力発生室６の内容積が拡張されて内圧が下がるため、流体抵抗部７を介して共通液室８から圧力発生室６にインクが充填される。
【００３０】
次いで、電極１５への電圧印加を断つと、静電力が作用しなくなり、振動板１０はそれ自身のもつ弾性によって復元する。この動作に伴い圧力発生室６の内圧が上昇し、ノズル４からインク滴が吐出される。再び電極に電圧を印加すると、再び静電吸引力によって振動板は電極側に引き込まれる。なお、振動板１０を第二電極１５（実際には絶縁保護膜１７表面）に当接するまで変位させる方式を当接駆動方式、振動板１０を第二電極１５に当接させない位置まで変位させる方式を非当接駆動方式と称し、いずれの方式でも駆動することができる。
【００３１】
ここで、固体振動板を面屈曲振動させてインク滴を吐出させる静電型インクジェットヘッドにおいて、振動板の厚さをｔ、振動板の固定端の短辺長をａ、静電実効ギャップをｈ、ギャップ（振動板−電極間）への印加電圧をＶとしたとき、振動板の変位（振動変位）δは、短辺長ａの４乗、印加電圧Ｖの２乗に比例し、実効ギャップｈの２乗、振動板厚さｔの３乗に反比例することが知られている。したがって、振動板１０の短辺長のばらつきを低減することが滴吐出特性のばらつきの低減につながる。
【００３２】
ところで、圧力発生室６の高さＤを低くすると、流体抵抗値が増加し、吐出効率が低下することから、圧力発生室６の高さＤは１００μｍ以上にすることが好ましく、そのため、液室基板１に異方性エッチングで圧力発生室６を形成する場合には、深さ１００μｍ以上のエッチングが必要となる。ところが、前述したように、一般的にエッチング幅のばらつきは、エッチング深さに対してほぼ単調増加の関係を示し、特に１００μｍを越えるような深堀のエッチングでは圧力発生室６の幅Ａのばらつきを抑えることが困難になる。
【００３３】
圧力発生室６をシリコン基板の異方性エッチングで形成するときに、垂直な隔壁（壁面）を形成するためには、パターンを結晶軸に対して、正確に位置あわせする必要があり、この位置あわせがずれると、マスクパターンに対する仕上がり寸法のズレが大きくなる。しかし、フォトリソの段階で結晶軸を正確に特定することはきわめて難しく、この点からも圧力発生室６の幅Ａのばらつきを抑制することには困難である。そのため、量産工程で圧力発生室６の幅Ａのばらつきを±１μｍ以内に抑えることは難しかった。
【００３４】
そこで、このインクジェットヘッドでは、電極基板２のギャップ１６を含む空間を形成する凹部１３の側壁面１３ｂで規定される短辺長（幅）Ｃを流路基板１で形成する圧力発生室６の幅Ａよりも短く（Ｃ＜Ａ）することで、振動板１０の実質的な変形可能領域の短辺長を電極基板２の凹部１３の幅Ｃで規定している。
【００３５】
この場合、振動板１０と電極１５との間のギャップ長は１μｍ程度であるので、電極基板２に形成する電極１５を設けるための凹部１３の深さＥは１μｍ程度と極めて浅いので、サイドエッチング量をほぼ一定に管理することができる。したがって、凹部１３の幅Ｃのばらつきは、±０．１μｍを越えないレベルまで低減することができる。これにより、振動板１０の変位可能領域の短辺長のばらつきが極めて小さくなり、吐出特性のばらつきの少ないヘッドを得ることができる。
【００３６】
ただし、この電極基板２に形成する電極形成用溝（凹部）を図５に示すような単純な凹み形状の凹部２３として、一工程で、凹部２３の幅Ｃのばらつきが±０．１μｍを越えないレベルまで低減して形成することは、製造工程上の管理が難しくなる。
【００３７】
すなわち、図７に示すように、電極基板２の酸化膜層１２上にフォトレジストで形成したエッチングマスク２４を用いてエッチングを行うことで凹部２３を形成する場合、通常は、ウェットエッチングなどのような深さ制御の良いエッチング方法でエッチングを行う。このとき、エッチングマスク２４となるフォトレジストと酸化膜層１２との間の密着が十分であれば、同図に破線で示すように、マスク２４の端面からの凹部２３の側壁面２３ｂの最大後退量Ｆは、エッチング深さＧとほぼ同量となる。
【００３８】
しかしながら、マスク２４となるフォトレジストと酸化膜層１２との密着性が十分でない場合には、同図に実線で示すように、マスク２４の端面からの凹部２３の側壁面２３ｂの最大後退量Ｆが大幅に増加する。この凹部２３の側壁面２３ｂは振動板１０の変動可能領域の短辺長Ｃを規定するものであるので、後退量Ｆのバラツキは振動板１０の変動可能領域の短辺長Ｃのばらつきにつながる。
【００３９】
したがって、一工程で短辺長Ｃのバラツキの少ない凹部を形成するためにはエッチングマスクと酸化膜層との密着性の管理を行わなければならないが、このような管理は困難であり、実質的に後退量Ｆのプロセス的なマージンは狭く、制御が難しく、低コスト化を図れない。なお、パターンズレを制御する方法として、ドライエッチングのような異方性エッチングを用いる方法があるが、異方性エッチングでは深さの管理（ギャップ長の管理となる。）が難しくなる。
【００４０】
そこで、このインクジェットヘッドにおいては、振動板１０と電極１５との間のギャップ長を規定する部位１３ａと、凹部１３の短辺長（幅）Ｃを規定する部位１３ｂとを異なる工程で形成する。
【００４１】
これにより、ギャップ長を規定する部位１３ａ（凹部１３の底面）を形成する工程にはウエットエッチングなどの深さ制御性の良い形成工程を用い、凹部１３の短辺長（幅）Ｃを規定する部位１３ｂ（側壁面）を形成する工程はドライエッチング、異方性エッチングなどの幅の制御性の良い形成工程を用いることができ、ギャップ深さと振動板幅（変位可能領域の幅）という、静電アクチュエータにとって最も重要な２つのパラメータを制御性良く得ることができ、滴吐出特性のバラツキを低コストで大幅に低減することができる。
【００４２】
そこで、このインクジェットヘッドにおける電極基板２の製造工程の一例について図８及び図９を参照して説明する。なお、図８は同基板の振動板短手方向に沿う断面説明図、図９は同基板の平面説明図である。
図８（ａ）及び図９（ａ）に示すように、ｎ型導電性を有する電極基板２となるシリコン基板上には酸化膜層（シリコン酸化膜）１２を形成し、この酸化膜層１２にＨＦ（フッ化水素）系のエッチャントを用いてギャップ長に対応する深さを有する凹部３１を形成し、この凹部３１を含めて全面に個別電極層となるＴｉＮ層３２を成膜する。このとき、図示しないマスク層には通常のフォトリソグラフィーによるレジストマスクを用いる。
【００４３】
ここで、この凹部３１の底部面が振動板１０と電極１５との間のギャップ長を規定する部位１３ａとなる。そして、ＨＦ系エッチャントを用いて酸化膜層１２をウエットエッチングする場合、温度や濃度を管理することにより、エッチング深さ及びその均一性をばらつき１％以下に制御することができるので、高精度なギャップ長を得ることができる。
【００４４】
その後、通常のフォトリソグラフィーによって電極１５となる部分及び流路基板１との接合面となる部分を覆い、上述したウェットエッチングでできた凹部３１の側壁面である傾斜面３３を含んで開口するパターンを有するレジストマスク３４を形成する。
【００４５】
そして、各図（ｂ）に示すように、このレジストマスク３４でＴｉＮ層３２のエッチングを行って電極１５を形成し、更にこの同一のマスク３４を用いて、酸化膜層１２をＲＩＥドライエッチング法を用いて異方性のエッチングを行って、電極１５の周囲に溝部１９を形成する。これにより、凹部３１と溝部１９とで形成される凹部１３が得られ、この溝部１９の形成工程で凹部１３の側壁面１３ｂが形成されることになる。なお、このように電極１５を形成するマスクと溝部１９を形成するマスクとを同じマスク３４とすることにより、凹部１３の形成工程を二工程に分けてもマスク形成のためのフォトリソ工程の増加を招くことがなく、コストの上昇を抑えることができる。
【００４６】
このようにドライエッチングを用いた異方性のエッチングではレジストマスクに対してパターンの後退なくエッチングすることができるので、凹部１３の側壁面１３ｂを高精度に形成することができる。したがって、振動板１０の変形可能領域の短辺長Ｃのばらつきが極めて低減する。さらに、ドライエッチングでは、ウェットエッチングに比べて、マスク３４を形成するレジストと被着面の密着性の影響を受けにくく、高い均一性を安定して得ることができる。
【００４７】
次に、各図（ｃ）に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いてシリコン残存しているＴｉＮ膜３２、電極１５、異方性エッチングで露出した溝部１９をなす酸化膜層１２の全面にシリコン酸化膜層３５を成膜した後、各図（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜層３５をエッチングでパターニングして絶縁保護膜１７を形成し、更にその後アルカリ系溶液を用いて、残存しているＴｉＮ膜３２を除去する。なお、このとき、電極１５はシリコン酸化膜層３５に覆われているためエッチングされずに、その他の部分のＴｉＮ膜３２のみが除去される。
【００４８】
なお、上記実施形態においては、本発明を振動板変位方向とインク滴吐出方向が同じになるサイドシュータ方式のインクジェットヘッドに適用したが、振動板変位方向とインク滴吐出方向と直交するエッジシュータ方式のインクジェットヘッドにも同様に適用することができる。さらに、インクジェットヘッドだけでなく液体レジスト等を吐出させる液滴吐出ヘッドなどにも適用できる。また、振動板と流路基板とを同一基板から形成したが、振動板と流路基板とを別体にして接合することもできる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、振動板と電極との間のギャップを含む空間の短辺長が圧力発生室の短辺長よりも短く、空間を形成する部分は、振動板と電極との間のギャップ長を規定する部位がウエットエッチングで形成され、空間の短辺長を規定する部位を、ギャップ長を規定する部位の周囲にドライエッチングで電極の形成面よりも深い溝部として形成された構成としたので、ギャップの深さと振動板の変位可能領域の幅を高精度に形成することができ、噴射特性のバラツキの低減することができ、しかも低コストで安定して製造することが可能になる。
【００５０】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、本発明に係る液滴吐出ヘッドを製造する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、振動板と電極との間のギャップ長を規定する部位を形成した後に、ギャップ長を規定する部位の周囲に異方性エッチングで溝部を形成する構成としたので、低コストで噴射特性のバラツキの少ないヘッドを製造することができる。
【００５１】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、本発明に係る液滴吐出ヘッドを製造する方法であって、空間の短辺長を規定する部位をドライエッチングで形成するときのマスクと電極を形成するときのマスクとが同一である構成としたので、低コストで噴射特性のバラツキの少ないヘッドを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェットヘッドの分解斜視説明図
【図２】同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図
【図３】同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図
【図４】同ヘッドの振動板短手方向の要部拡大断面図
【図５】同ヘッドの流路部分の拡大平面説明図
【図６】同ヘッドの作用説明に供する他の構造を説明する振動板短手方向の断面説明図
【図７】図６の構造を形成するときの工程の説明に供する説明図
【図８】同ヘッドのアクチュエータの製造工程の説明に供する振動板短手方向の断面説明図
【図９】同ヘッドのアクチュエータの製造工程の説明に供する平面説明図
【図１０】従来の静電型インクジェットヘッドの断面説明図
【符号の説明】
１…流路基板、２…電極基板、３…ノズル板、４…ノズル、６…圧力発生室、７…流体抵抗部（インク供給路）、８…共通液室、１０…振動板、１２…酸化膜層、１３…凹部、１４…隔壁（凹部の短辺長を規定する部位）、１５…電極、１６…ギャップ、１８…ギャップ長を規定する部位。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a droplet discharge head and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
In general, as an inkjet head which is a droplet ejection head in an inkjet recording apparatus used in an image recording apparatus (including an image forming apparatus) such as a printer, a facsimile machine, a copying apparatus, and a plotter, a nozzle that ejects ink droplets and the nozzle A pressure generating chamber (also referred to as a discharge chamber, an ink flow path, an ink chamber, a pressure chamber, a pressurizing chamber, a pressurized liquid chamber, etc.) communicating with each other, and a vibration forming a part of the wall surface of the pressure generating chamber There is an electrostatic inkjet head that includes a plate and an electrode facing the diaphragm, and pressurizes the ink in the pressure generating chamber by deforming and displacing the diaphragm with an electrostatic force to eject droplets from the nozzle. JP-A-7-132598, JP-A-2-289351, and the like.
[0003]
In such an electrostatic ink jet head, anisotropic wet etching of single crystal Si, in particular vertical, has been established in the micromachining field as a method for forming pressure generation chambers with high density by a simple process. An Si substrate having a crystal plane orientation (110) capable of forming a wall is used as a flow path substrate for forming a flow path such as a pressure generating chamber.
[0004]
As shown in FIG. 10, a conventional electrostatic ink-jet head using a silicon substrate of this crystal plane orientation (110) as a flow path substrate has a pressure generation chamber 102 having a depth D on the first substrate 101 and the pressure generation. A recess for forming the diaphragm 103 that also serves as the first electrode serving as the wall surface of the chamber 102 is formed by etching, and a second substrate 104 is bonded to the lower side of the first substrate 101. The second electrode 107 having a width B is provided on the bottom surface of the recess 105 so as to face the diaphragm 103 with a gap 106 therebetween. The second electrode 107 is covered with an insulating film 108.
[0005]
As can be seen from the figure, in the conventional ink jet head, the width B of the second electrode 107 is larger than the width (hereinafter simply referred to as “width”) A of the pressure generation chamber 102 in the lateral direction of the diaphragm. The width (width of the space including the gap 106) C of the recess (groove) 105 formed in the second substrate 104 is larger than the width A of the pressure generation chamber 102. As a result, the diaphragm 103 forming the wall surface of the pressure generation chamber 102 becomes a displaceable region as a whole, and its short side length is the same as the width A of the pressure generation chamber 102.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the electrostatic ink jet head, the displacement amount δ of the diaphragm is structurally a function of the diaphragm thickness, the diaphragm short side length, and the gap. Therefore, in order to obtain stable droplet ejection characteristics by suppressing variations in ejection characteristics between channels, it is important to reduce variations in parameters of these diaphragms.
[0007]
By the way, in the above-described conventional inkjet head, both ends of the diaphragm are fixed to the first substrate forming the pressure generating chamber, and the short side length of the diaphragm matches the width A of the pressure generating chamber. Since this pressure generation chamber is also a part of the ink flow path, if the height (depth) D is made too small (low), the fluid resistance value increases and the discharge efficiency decreases, so the height (depth) D Is not so low, and requires a height of 100 μm or more. For forming the pressure generating chamber, for example, compared to the case of forming a concave portion of the second substrate on which the second electrode is provided, ) Must be etched.
[0008]
Here, generally, the variation in the etching width shows a substantially monotonically increasing relationship with the etching depth. Therefore, it is difficult to suppress variation in the width (liquid chamber width) A of the pressure generation chamber having a high height D (100 μm or more) formed on the first substrate.
[0009]
The pressure generation chamber is formed by anisotropic etching of a silicon substrate. In order to form vertical barrier ribs by this etching, a silicon substrate having a crystal plane orientation (110) is used and a pattern is further formed. Accurate alignment with respect to the crystal axis is necessary. If this alignment is shifted, the deviation of the finished dimension with respect to the mask pattern increases. However, it is extremely difficult to accurately specify the crystal axis at the photolithography stage, and there is a limit to suppressing the variation in the width A of the pressure generation chamber, and it is difficult to suppress the variation within ± 1 μm, particularly in the mass production process. .
[0010]
This variation in the width A of the pressure generating chamber is a variation in the short side length of the diaphragm, which causes a problem in that the variation in the injection characteristics becomes large and a stable injection characteristic cannot be obtained.
[0011]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a droplet discharge head with little variation in ejection characteristics and a manufacturing method for manufacturing the droplet discharge head at low cost.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the droplet discharge head according to the present invention forms a space in which the short side length of the space including the gap between the diaphragm and the electrode is shorter than the short side length of the pressure generating chamber. In the part, the part that defines the gap length between the diaphragm and the electrode is formed by wet etching, and the part that defines the short side length of the space is formed by dry etching around the part that defines the gap length. It was set as the structure formed as a groove part deeper than a surface .
[0013]
A method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention is a method for manufacturing a droplet discharge head for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, wherein a portion defining a gap length between a diaphragm and an electrode is defined. After the formation, the groove portion is formed by dry etching around the portion defining the gap length.
[0014]
A method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention is a method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, in which a mask and an electrode are formed when a portion defining a short side length of a space is formed by dry etching. The mask used when forming is the same .
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet head that is a droplet discharge head according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the head in the longitudinal direction of the diaphragm, and FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view, and FIG.
[0016]
The inkjet head includes a flow path substrate 1 that is a first substrate using a silicon substrate, an electrode substrate 2 that is a second substrate using a silicon substrate provided below the flow path substrate 1, and a flow path substrate. A nozzle plate 3 that is a third substrate provided on the upper side of 1, a plurality of nozzles 4 that eject ink droplets, a pressure generation chamber 6 that is an ink flow path that communicates with each nozzle 4, and each pressure generation chamber 6. A common liquid chamber 8 communicating with the fluid resistance portion 7 also serving as an ink supply path is formed.
[0017]
The flow path substrate 1 has a plurality of pressure generating chambers 6 that communicate with the nozzles 4, a vibration plate 10 that forms the bottom surface of the pressure generating chambers 6, and a recess that forms a side wall portion 11 that forms the side wall surface 6 a of the pressure generating chamber 6. The nozzle plate 3 is formed with a hole for forming the nozzle 4 and a groove for forming the fluid resistance portion 7, and the flow path substrate 1 and the electrode substrate 2 are formed with a through portion for forming the common liquid chamber 8. ing.
[0018]
Here, the flow path substrate 1 has a p-type or n-type via a silicon oxide film (SiO 2 film) 22 on a p-type or n-type silicon substrate (so-called base substrate) 21 having a crystal plane orientation (110). Using a silicon substrate formed by bonding a silicon substrate (so-called active layer substrate) 23 having a thickness of the diaphragm 10 dosed to the mold, the silicon substrate 21 is etched using the silicon oxide film (SiO 2 film) 22 as an etching stop layer. Then, a concave portion that becomes the pressure generating chamber 6 is formed, and then the silicon oxide film 23 on the bottom surface of the concave portion is removed to form the diaphragm 10 made of a silicon substrate.
[0019]
The vibration plate 10 is formed by using a silicon substrate of an SOI substrate that has been p-type or n-type as described above, but is formed on a Si substrate or a ceramic substrate by a thin film formation process such as CVD or sputtering. It may be a formed Si epitaxial layer / polycrystalline film or a metal thin film. The flow path substrate is not limited to silicon or ceramic, but can be made of metal such as resin or SUS as a part of the flow path forming member as long as microfabrication is possible and rigidity as a liquid chamber can be obtained.
[0020]
A silicon substrate having p-type or n-type conductivity is used as the electrode substrate 2, and an oxide film layer 12 is formed on the main plane of the silicon substrate by thermal oxidation or the like, and a recess 13 is formed in the oxide film layer 12. The upper end surface of the partition wall 14 between the recesses 13 is used as a joint surface with the flow path substrate 1, and the electrode 15 facing the diaphragm 10 with the gap 16 is disposed on the bottom surface of the recess 13. The plate 10 and the electrode 15 constitute a microactuator that deforms and displaces the diaphragm 10 with an electrostatic force.
[0021]
A dielectric insulating film (electrode protective layer) 17 made of an oxide film insulating film such as a SiO ₂ film and a nitride film insulating film such as a Si ₃ N ₄ film is formed on the surface of the electrode 15. It is also possible to form an insulating film on the diaphragm 10 side without forming the insulating film 17 on the surface of the electrode 15. In addition, pyrex glass (borosilicate glass) can be used for the electrode substrate 2, and in this case, since it has insulating properties, the recess 13 is formed as it is. Similarly, a ceramic substrate can be used as the electrode substrate 2.
[0022]
The electrode 15 of the electrode substrate 2 is made of gold or a metal material such as Al, Cr, or Ni generally used in the process of forming a semiconductor element, a refractory metal such as Ti, TiN, or W, or impurities. A low resistance polycrystalline silicon material or the like can be used. The electrode 15 is extended to the outside to form a connection portion (electrode pad portion) 15a, and an FPC cable on which a driver IC as a head drive circuit is mounted by wire bonding is connected via an anisotropic conductive film or the like. Yes.
[0023]
Here, the short side length (width) A of the pressure generating chamber 6 formed by the flow path substrate 1 is defined by the interval between the side walls 6a. Further, since the diaphragm 10 is bonded to the electrode substrate 2, the short side length of the displaceable region of the diaphragm 10 is defined by the side wall surface 13 b of the recess 13 that is a space including the gap 16 in which the second electrode 15 is provided. The length (width) C in the short direction of the diaphragm is defined. Therefore, by making the width C of the recess 13 of the electrode substrate 2 shorter than the width A of the pressure generating chamber 6 (C <A), the short side length of the deformable region of the diaphragm 10 is reduced to the diaphragm of the pressure generating chamber 6. The width is shorter than the width A in the short direction.
[0024]
The recess 13 that forms a space including the gap 16 of the electrode substrate 2 includes a portion (bottom surface of the recess 13) 13 a that defines the gap length between the diaphragm 10 and the electrode 15, and a short side length ( and a side wall surface) 13 b of the site (the recess 13 which defines the width) C are formed in different steps. That is, a step (first step) is performed in the oxide film layer 12 of the electrode substrate 2 to form a recess 13 having a bottom portion as a portion 13a that defines the gap length, and a vertical wall is formed around the portion 13a that defines the gap length. The step (second step) of forming the side wall surface 13b of the recess 13 by forming the groove portion 19 deeper than the surface (part 13a) on which the electrode 15 to be formed is formed .
[0025]
The flow path substrate 1 and the electrode substrate 2 can be joined by direct joining when the flow path substrate 1 and the electrode substrate 2 are both formed of a silicon substrate. This direct bonding can also be performed at a high temperature of about 1000 ° C. Alternatively, the electrode substrate 2 can be formed of silicon and anodic bonding can be performed. In this case, Pyrex glass is formed between the electrode substrate 2 and the flow path substrate 1, and the anode is interposed through this film. Bonding can also be performed. Furthermore, the flow path substrate 1 and the electrode substrate 2 can be bonded by eutectic bonding using a silicon substrate and a binder such as gold interposed on the bonding surface.
[0026]
A number of nozzles 4 are formed in the nozzle plate 3, and grooves for forming a fluid resistance portion 7 for communicating the common liquid chamber 8 and the pressure generation chamber 6 are formed. Here, a water-repellent film is formed on the ink ejection surface (the nozzle 4 surface side). This nozzle plate 3 uses a stainless steel substrate (SUS). In addition to this, a nickel plated film by electroforming (electroforming) method, excimer laser processing on a resin such as polyimide, or metal plate by press working It can also use what carried out the hole processing.
[0027]
The water-repellent film can also be formed by a plating film by electrolytic or electroless nickel eutectoid plating (PTFE-Ni eutectoid plating) in which polytetrafluoroethylene fine particles, which are fluorine resin fine particles, are dispersed.
[0028]
In this inkjet head, two rows of nozzles 4 are arranged, and two rows of pressure generating chambers 6, diaphragms 10, electrodes 15, etc. are arranged corresponding to each nozzle 4, and the central portion of each nozzle row (head central portion). The common liquid chamber 8 is disposed in the same, and the ink is distributed and supplied from the common liquid chamber 8 to the left and right pressure generating chambers 6. As a result, the ink supply to each pressure generating chamber 6 can be evenly distributed, and uniform ink droplet ejection characteristics can be ensured with almost no buffering of the driving state of each ejection chamber. A multi-nozzle head having a large number of nozzles 4 can be configured with a simple head configuration. The ejection density of the head defined by the arrangement density of the nozzles 4 is 300 dpi.
[0029]
In the ink jet head configured as described above, the diaphragm 10 is used as a common electrode, the electrode 15 is used as an individual electrode, and a drive waveform is applied between the diaphragm 10 and the electrode 15, whereby the diaphragm 10 and the electrode 15 are separated. An electrostatic force (electrostatic attractive force) is generated in the meantime, and the diaphragm 10 is deformed and displaced toward the electrode 15. As a result, the internal volume of the pressure generation chamber 6 is expanded and the internal pressure is lowered, so that the pressure generation chamber 6 is filled with ink from the common liquid chamber 8 via the fluid resistance portion 7.
[0030]
Next, when the voltage application to the electrode 15 is cut off, the electrostatic force stops working, and the diaphragm 10 is restored by its own elasticity. With this operation, the internal pressure of the pressure generating chamber 6 increases, and ink droplets are ejected from the nozzle 4. When a voltage is applied to the electrode again, the diaphragm is again pulled toward the electrode by electrostatic attraction. A method of displacing the vibration plate 10 until it abuts against the second electrode 15 (actually the surface of the insulating protective film 17) is a contact driving method, and a method of displacing the vibration plate 10 to a position where it does not contact the second electrode 15. Is called a non-contact drive system, and can be driven by any system.
[0031]
Here, in an electrostatic ink jet head that ejects ink droplets by surface-bending vibration of a solid diaphragm, the thickness of the diaphragm is t, the short side length of the fixed end of the diaphragm is a, and the electrostatic effective gap is h When the applied voltage to the gap (between the diaphragm and the electrode) is V, the displacement (vibration displacement) δ of the diaphragm is proportional to the fourth power of the short side length a and the square of the applied voltage V, and the effective gap It is known that it is inversely proportional to the square of h and the cube of the diaphragm thickness t. Therefore, reducing variation in the short side length of the diaphragm 10 leads to reduction in variation in droplet ejection characteristics.
[0032]
By the way, if the height D of the pressure generating chamber 6 is lowered, the fluid resistance value increases and the discharge efficiency is lowered. Therefore, the height D of the pressure generating chamber 6 is preferably set to 100 μm or more. When the pressure generating chamber 6 is formed on the substrate 1 by anisotropic etching, etching with a depth of 100 μm or more is required. However, as described above, the variation in the etching width generally shows a monotonically increasing relationship with the etching depth. In particular, in the deep etching exceeding 100 μm, the variation in the width A of the pressure generating chamber 6 is caused. It becomes difficult to suppress.
[0033]
When forming the pressure generating chamber 6 by anisotropic etching of the silicon substrate, it is necessary to accurately align the pattern with respect to the crystal axis in order to form a vertical partition wall (wall surface). If the alignment is shifted, the deviation of the finished dimension with respect to the mask pattern increases. However, it is extremely difficult to specify the crystal axis accurately at the photolithography stage, and it is difficult to suppress the variation in the width A of the pressure generating chamber 6 from this point. Therefore, it is difficult to suppress the variation in the width A of the pressure generating chamber 6 within ± 1 μm in the mass production process.
[0034]
Therefore, in this ink jet head, the width of the pressure generating chamber 6 in which the short side length (width) C defined by the side wall surface 13b of the concave portion 13 that forms the space including the gap 16 of the electrode substrate 2 is formed by the flow path substrate 1. By making it shorter than A (C <A), the short side length of the substantially deformable region of the diaphragm 10 is defined by the width C of the recess 13 of the electrode substrate 2.
[0035]
In this case, since the gap length between the vibration plate 10 and the electrode 15 is about 1 μm, the depth E of the recess 13 for providing the electrode 15 formed on the electrode substrate 2 is as extremely shallow as about 1 μm. The amount can be managed almost constant. Therefore, the variation in the width C of the recess 13 can be reduced to a level not exceeding ± 0.1 μm. Thereby, the variation in the short side length of the displaceable region of the diaphragm 10 becomes extremely small, and a head with little variation in ejection characteristics can be obtained.
[0036]
However, the electrode forming groove (concave portion) formed in the electrode substrate 2 is formed as a concave portion 23 having a simple concave shape as shown in FIG. 5, and the variation in the width C of the concave portion 23 exceeds ± 0.1 μm in one step. It is difficult to control the manufacturing process to reduce the level to a level that does not exist.
[0037]
That is, as shown in FIG. 7, when the recess 23 is formed on the oxide film layer 12 of the electrode substrate 2 by etching using the etching mask 24 formed of a photoresist, usually, such as wet etching is performed. Etching is performed by an etching method with good depth control. At this time, if the adhesion between the photoresist serving as the etching mask 24 and the oxide film layer 12 is sufficient, the maximum receding of the side wall surface 23b of the recess 23 from the end surface of the mask 24 is indicated by a broken line in FIG. The amount F is substantially the same as the etching depth G.
[0038]
However, when the adhesion between the photoresist serving as the mask 24 and the oxide film layer 12 is not sufficient, as shown by the solid line in the figure, the maximum receding amount F of the side wall surface 23b of the recess 23 from the end surface of the mask 24 is shown. Will increase significantly. Since the side wall surface 23 b of the recess 23 defines the short side length C of the variable region of the diaphragm 10, the variation in the retraction amount F leads to variations in the short side length C of the variable region of the diaphragm 10. .
[0039]
Therefore, in order to form a recess having a short side length C with little variation in one process, it is necessary to manage the adhesion between the etching mask and the oxide film layer. However, the process margin of the retraction amount F is narrow, difficult to control, and the cost cannot be reduced. In addition, as a method for controlling the pattern shift, there is a method using anisotropic etching such as dry etching. However, anisotropic etching makes it difficult to manage the depth (gap length management).
[0040]
Therefore, in this ink jet head, the part 13a that defines the gap length between the diaphragm 10 and the electrode 15 and the part 13b that defines the short side length (width) C of the recess 13 are formed in different steps.
[0041]
As a result, a formation step with good depth controllability such as wet etching is used in the step of forming the portion 13a (the bottom surface of the recess 13) that defines the gap length, and the short side length (width) C of the recess 13 is defined. The step of forming the portion 13b (side wall surface) can use a forming step with good width controllability, such as dry etching or anisotropic etching, and is a static depth of vibration and diaphragm width (width of the displaceable region). The two most important parameters for the electric actuator can be obtained with good controllability, and variations in droplet ejection characteristics can be greatly reduced at low cost.
[0042]
An example of the manufacturing process of the electrode substrate 2 in this ink jet head will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a cross-sectional explanatory view along the short side direction of the diaphragm of the substrate, and FIG. 9 is a plan explanatory view of the substrate.
As shown in FIGS. 8A and 9A, an oxide film layer (silicon oxide film) 12 is formed on a silicon substrate to be an electrode substrate 2 having n-type conductivity, and this oxide film layer 12 is formed. A recess 31 having a depth corresponding to the gap length is formed using an HF (hydrogen fluoride) etchant, and a TiN layer 32 serving as an individual electrode layer is formed on the entire surface including the recess 31. At this time, a resist mask by ordinary photolithography is used for a mask layer (not shown).
[0043]
Here, the bottom surface of the recess 31 is a portion 13 a that defines the gap length between the diaphragm 10 and the electrode 15. When the oxide film layer 12 is wet-etched using an HF-based etchant, the etching depth and uniformity thereof can be controlled to 1% or less by controlling the temperature and concentration, so that high accuracy can be achieved. A gap length can be obtained.
[0044]
Thereafter, a pattern that covers the portion that becomes the electrode 15 and the portion that becomes the bonding surface with the flow path substrate 1 by ordinary photolithography, and includes the inclined surface 33 that is the side wall surface of the concave portion 31 made by the wet etching described above. A resist mask 34 having the following is formed.
[0045]
Then, as shown in each figure (b), the TiN layer 32 is etched with the resist mask 34 to form the electrode 15, and the oxide film layer 12 is further etched into the RIE dry etching method using the same mask 34. Anisotropy etching is performed using the above to form a groove 19 around the electrode 15. Thereby, the recessed part 13 formed by the recessed part 31 and the groove part 19 is obtained, and the side wall surface 13b of the recessed part 13 is formed in the formation process of this groove part 19. In addition, by making the mask for forming the electrode 15 and the mask for forming the groove portion 19 the same mask 34 as described above, an increase in the photolithography process for mask formation can be achieved even if the recess 13 is formed in two steps. It is not incurred and the increase in cost can be suppressed.
[0046]
In this way, anisotropic etching using dry etching can etch the resist mask without pattern receding, so that the sidewall surface 13b of the recess 13 can be formed with high accuracy. Therefore, the variation in the short side length C of the deformable region of the diaphragm 10 is extremely reduced. Furthermore, in dry etching, compared to wet etching, it is less affected by the adhesion between the resist forming the mask 34 and the adherend surface, and high uniformity can be obtained stably.
[0047]
Next, as shown in each figure (c), silicon is deposited on the entire surface of the remaining TiN film 32, the electrode 15, and the oxide film layer 12 forming the groove 19 exposed by anisotropic etching using plasma CVD. After the formation of the oxide film layer 35, as shown in each figure (d), the silicon oxide film layer 35 is patterned by etching to form the insulating protective film 17, and then the remaining is left using an alkaline solution. The TiN film 32 is removed. At this time, since the electrode 15 is covered with the silicon oxide film layer 35, it is not etched, and only the other portion of the TiN film 32 is removed.
[0048]
In the above embodiment, the present invention is applied to a side shooter type inkjet head in which the vibration plate displacement direction and the ink droplet ejection direction are the same, but the edge shooter method orthogonal to the vibration plate displacement direction and the ink droplet ejection direction. The same can be applied to the inkjet head. Furthermore, the present invention can be applied not only to an ink jet head but also to a droplet discharge head that discharges a liquid resist or the like. Further, although the diaphragm and the flow path substrate are formed from the same substrate, the diaphragm and the flow path substrate can be joined separately.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the droplet discharge head according to the present invention, the short side length of the space including the gap between the diaphragm and the electrode is shorter than the short side length of the pressure generating chamber to form the space. In the part, the part that defines the gap length between the diaphragm and the electrode is formed by wet etching, and the part that defines the short side length of the space is formed by dry etching around the part that defines the gap length. since the formed structure as deep groove portion than the surface, it is possible to form the width of the displacement area of the depth and diaphragm gap with high accuracy, it is possible to reduce the variation in the injection characteristics, yet low cost It becomes possible to manufacture stably.
[0050]
A method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention is a method for manufacturing a droplet discharge head for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, wherein a portion defining a gap length between a diaphragm and an electrode is defined. Since the groove portion is formed by anisotropic etching around the portion that defines the gap length after the formation, it is possible to manufacture a head with low variation in ejection characteristics at low cost.
[0051]
A method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention is a method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, in which a mask and an electrode are formed when a portion defining a short side length of a space is formed by dry etching. since a mask when forming is configured the same, it is possible to produce a small variation head ejection characteristic at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of an inkjet head according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the head in the longitudinal direction of the diaphragm. FIG. Fig. 5 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the head in the transversal direction of the diaphragm. Fig. 5 is an enlarged plan view of the flow path portion of the head. Fig. 6 is a diaphragm short side illustrating another structure for explaining the operation of the head. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a process when forming the structure of FIG. 6. FIG. 8 is an explanatory diagram of a cross section in a short direction of a diaphragm for explaining an actuator manufacturing process of the head. FIG. 9 is an explanatory plan view for explaining the manufacturing process of the actuator of the head. FIG. 10 is a sectional explanatory view of a conventional electrostatic ink jet head.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Channel substrate, 2 ... Electrode substrate, 3 ... Nozzle plate, 4 ... Nozzle, 6 ... Pressure generating chamber, 7 ... Fluid resistance part (ink supply path), 8 ... Common liquid chamber, 10 ... Vibration plate, 12 ... Oxide film layer, 13... Recess, 14 .. partition wall (site defining the short side length of the recess), 15 .. electrode, 16 .gap, 18.

Claims

A pressure generating chamber that communicates with a nozzle that discharges droplets; a diaphragm that forms a wall surface of the pressure generating chamber; and an electrode that faces the diaphragm, and the diaphragm is deformed and displaced by electrostatic force. In a droplet discharge head that discharges droplets from a nozzle,
The short side length of the space including the gap between the diaphragm and the electrode is shorter than the short side length of the pressure generating chamber,
The portion that forms the space is formed by wet etching at a site that defines the gap length between the diaphragm and the electrode,
Droplet discharge, wherein said sites that define a short side length of the space, <br/> be formed as a deep groove portion than the formation surface of the electrode by dry etching around the sites that define the gap length head.

A method of manufacturing a droplet discharge head for manufacturing the droplet discharge head according to claim 1,
After forming a portion that defines the gap length between the diaphragm and the electrode, a groove is formed by dry etching around the portion that defines the gap length.
A method for manufacturing a droplet discharge head.

A method of manufacturing a droplet discharge head for manufacturing the droplet discharge head according to claim 1 ,
A method for manufacturing a droplet discharge head, wherein a mask for forming a portion defining a short side length of the space by dry etching is the same as a mask for forming the electrode.