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JP6229220B2 - Method for manufacturing liquid jet head - Google Patents

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Description

本発明は、プリンタ製造技術に関し、特に液体噴射ヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a printer manufacturing techniques, particularly directed to producing how the liquid jet head.

プリンタは、一般的なオフィス機器であり、プリンタ技術のますますの進歩につれてファイルの処理スピード及び印刷スピードがますます注目されるようになっている。液体噴射ヘッドは、プリンタの重要なデバイスであり、インク液滴を噴射する方式によってインク液滴を印刷媒体に印刷して、印刷プロセスを実現する。プリンタの印刷スピード及び印刷品質は、液体噴射ヘッドによるインク液滴の噴射スピード及び噴射位置の精確さによって決められる。   Printers are common office equipment, and with increasing advances in printer technology, file processing speed and printing speed are gaining more and more attention. The liquid ejecting head is an important device of a printer, and ink droplets are printed on a print medium by a method of ejecting ink droplets to realize a printing process. The printing speed and print quality of the printer are determined by the accuracy of the ejection speed and ejection position of the ink droplets by the liquid ejection head.

より高い印刷精度を実現するために、液体噴射ヘッドの内部に概して複雑なインク流路が形成される。これにより、インクがスムーズ且つ精確に対応する流路に流れ込む。従来の液体噴射ヘッドは、基底部、オリフィス板、圧力キャビティ、圧力アクチュエータなどを備えている。圧力キャビティは、複数の薄板に対してエッチングを行った後、複数の薄板を積層することによって形成される。複数の薄板は、互いに強固に接着するため、接着剤を用いて接着される。液体噴射ヘッドの製造過程では、基底部、オリフィス板、圧力キャビティ及び圧力アクチュエータのそれぞれに対して独立した加工を行い、半製品を製造する。そして、製造されたオリフィス板を、当該半製品に接着剤を用いて接着する。   In order to achieve higher printing accuracy, a generally complicated ink flow path is formed inside the liquid ejecting head. As a result, the ink flows smoothly and accurately into the corresponding flow path. A conventional liquid ejecting head includes a base, an orifice plate, a pressure cavity, a pressure actuator, and the like. The pressure cavity is formed by stacking a plurality of thin plates after etching the plurality of thin plates. The plurality of thin plates are bonded using an adhesive in order to firmly bond each other. In the manufacturing process of the liquid ejecting head, the base part, the orifice plate, the pressure cavity, and the pressure actuator are independently processed to manufacture a semi-finished product. Then, the manufactured orifice plate is bonded to the semi-finished product using an adhesive.

従来の液体噴射ヘッドは、製造過程において接着剤を用いることがほとんどであり、接着の過程において各部材に対して精確な位置きめを行う必要があるため、製造工程が複雑であり、生産サイクルが延長され、歩留まりが低い。また、接着剤が所定のエリア外に流れた場合は、インク流路が狭くなる又は塞がるという現象が生じ得る。オリフィス板における噴出孔が塞がると、印刷品質及び印刷精度が大幅に低下する。   Conventional liquid jet heads mostly use an adhesive in the manufacturing process, and it is necessary to accurately position each member in the bonding process. Therefore, the manufacturing process is complicated and the production cycle is long. Extended and yield is low. Further, when the adhesive flows out of a predetermined area, a phenomenon that the ink flow path becomes narrow or blocked may occur. If the ejection holes in the orifice plate are blocked, the print quality and print accuracy are greatly reduced.

本発明は、従来の液体噴射ヘッドの製造工程の複雑さ及び接着剤による印刷品質の低下という問題を解決することができる、液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。 The present invention can solve the problem of poor print quality due to the complexity and the adhesive of the manufacturing process of a conventional liquid ejecting head, to provide a manufacturing how the liquid jet head.

発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法は
基底部の第1表面に圧力アクチュエータを形成するステップと、
前記基底部における前記第1表面と相対する第2表面に、エッチングを行い、凹溝を形成するステップと、
前記凹溝内に第1フォトレジストを充填して犠牲層を形成し、前記犠牲層の表面を前記基底部の前記第2表面の高さと同じにするステップと、
前記基底部の前記第2表面及び前記犠牲層の前記表面にオリフィス板を形成するステップと、
前記犠牲層を除去して圧力キャビティを形成するために第1現像液を用いて前記犠牲層に対して現像処理を行うステップとを含む。
前記凹溝内に第1フォトレジストを充填して犠牲層を形成するステップは、
前記凹溝に、前記第1フォトレジストをスピンコートして、前記犠牲層を形成するステップと、
前記犠牲層の前記表面と前記基底部の前記第2表面との高さが同じになるように、前記犠牲層に対して平坦化を行うステップと、
前記犠牲層に対して乾燥処理を行うステップと、
前記犠牲層が変性して前記第1現像液に溶解しやすくするために、第1マスクを用いて前記犠牲層に対して露光処理を行うステップとを含む。
Producing how the liquid jet head according to the present invention,
Forming a pressure actuator on the first surface of the base;
Etching a second surface of the base portion facing the first surface to form a groove;
Filling the concave groove with a first photoresist to form a sacrificial layer, and making the surface of the sacrificial layer the same as the height of the second surface of the base portion;
Forming an orifice plate on the second surface of the base and the surface of the sacrificial layer;
Developing the sacrificial layer using a first developer to remove the sacrificial layer and form a pressure cavity.
Forming a sacrificial layer by filling the concave groove with a first photoresist;
Spin-coating the first photoresist in the concave groove to form the sacrificial layer;
Planarizing the sacrificial layer such that the height of the surface of the sacrificial layer and the second surface of the base are the same;
Performing a drying process on the sacrificial layer;
Performing an exposure process on the sacrificial layer using a first mask so that the sacrificial layer is modified and easily dissolved in the first developer.

本発明に係る技術的解決手段によれば、オリフィス板と基底部とが一体構造に形成される。そのため、従来の液体噴射ヘッドの製造工程が複雑という問題が解決され、接着剤を用いることによってインク流路又は噴出孔が塞がる現象が回避され、印刷品質及び印刷精度が向上する。   According to the technical solution according to the present invention, the orifice plate and the base portion are integrally formed. Therefore, the problem that the manufacturing process of the conventional liquid ejecting head is complicated is solved, and the phenomenon that the ink flow path or the ejection hole is blocked by using the adhesive is avoided, and the printing quality and the printing accuracy are improved.

また、本発明に係る技術的解決手段によって、一体構造の液体噴射ヘッドが形成される。当該液体噴射ヘッドは、その機械的強度が圧力キャビティの数量の影響を受けず、印刷精度のニーズに応じてエッチングの精度を高め、圧力キャビティ及び噴出孔の数量を増加することができ、歩留まりも一定程度向上する。   In addition, a monolithic liquid jet head is formed by the technical solution according to the present invention. The mechanical strength of the liquid ejecting head is not affected by the number of pressure cavities, the etching accuracy can be increased according to the need for printing accuracy, the number of pressure cavities and ejection holes can be increased, and the yield can be increased. Improve to some extent.

本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法のフロー図である。FIG. 5 is a flowchart of a method for manufacturing a liquid jet head according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、振動板が形成される構成概略図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram in which a diaphragm is formed in the method of manufacturing a liquid jet head according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、圧電素子が形成される構成概略図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram in which a piezoelectric element is formed in a method for manufacturing a liquid jet head according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、保護層が形成される構成概略図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram in which a protective layer is formed in the method of manufacturing a liquid jet head according to the embodiment of the invention. 本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、凹溝が形成される構成概略図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram in which a concave groove is formed in the method of manufacturing a liquid jet head according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、犠牲層が形成されるフロー図である。FIG. 5 is a flowchart for forming a sacrificial layer in the method of manufacturing a liquid jet head according to the embodiment of the invention. 本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、犠牲層が形成される構成概略図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram in which a sacrificial layer is formed in the method of manufacturing a liquid jet head according to the embodiment of the invention. 本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、犠牲層に対して露光処理を行う構成概略図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram for performing exposure processing on a sacrificial layer in the method of manufacturing a liquid jet head according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、噴出孔フォトレジスト層が形成される構成概略図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram in which a jet hole photoresist layer is formed in the method of manufacturing a liquid jet head according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、噴出孔フォトレジスト層に対して露光処理を行う構成概略図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram for performing an exposure process on a jet hole photoresist layer in the method of manufacturing a liquid jet head according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、噴出孔が形成される構成概略図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram in which ejection holes are formed in the method of manufacturing a liquid jet head according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、圧力キャビティが形成される構成概略図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram in which a pressure cavity is formed in the method of manufacturing a liquid jet head according to the embodiment of the present invention.

<実施形態>
図1は、本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法のフロー図である。図1に示すように、液体噴射ヘッドの製造方法は、以下のステップを含む。
<Implementation-shaped state>
FIG. 1 is a flowchart of a method for manufacturing a liquid jet head according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the method for manufacturing a liquid jet head includes the following steps.

ステップ10:基底部の第1表面に圧力アクチュエータを形成する。   Step 10: Form a pressure actuator on the first surface of the base.

当該圧力アクチュエータは、従来技術における一般的な圧電素子又はフィルム抵抗であってよい。圧電素子を用いる場合、基底部の第1表面に圧電素子が形成される。圧電素子を介して電圧を印加することで、圧電素子が変形して、周りのインクに圧力を加え、これによって、インクが噴出孔から噴出して印刷媒体に印刷される。フィルム抵抗を用いる場
合、基底部の第1表面にフィルム抵抗が形成される。当該フィルム抵抗にパルス電圧信号を印加することで、フィルム抵抗が熱放散し、これによって、インクが一定の温度まで加熱され、インク内の揮発性成分が気化して気泡を形成して噴出孔から噴出し、その後冷たい空気に触れることで破裂して印刷媒体に印刷される。
The pressure actuator may be a conventional piezoelectric element or film resistor in the prior art. When the piezoelectric element is used, the piezoelectric element is formed on the first surface of the base portion. By applying a voltage through the piezoelectric element, the piezoelectric element is deformed and pressure is applied to the surrounding ink, whereby the ink is ejected from the ejection holes and printed on the printing medium. When film resistance is used, film resistance is formed on the first surface of the base. By applying a pulse voltage signal to the film resistance, the film resistance is dissipated in heat, whereby the ink is heated to a certain temperature, and the volatile components in the ink are vaporized to form bubbles to form the bubbles. It blows and then ruptures by touching cold air and is printed on a print medium.

ステップ20:基底部における第1表面と相対する第2表面に、エッチングを行い、凹溝を形成する。   Step 20: Etching is performed on the second surface of the base portion facing the first surface to form a groove.

当該凹溝は、圧力キャビティとして、インクに圧力を提供することによって、インクを噴出孔から噴出させるために用いられる。凹溝の寸法は、圧力キャビティの寸法に基づいて設定してよい。   The concave grooves are used as pressure cavities to eject ink from the ejection holes by providing pressure to the ink. The size of the groove may be set based on the size of the pressure cavity.

ステップ30:凹溝内に第1フォトレジストを充填して犠牲層を形成し、犠牲層の表面を基底部の第2表面の高さと同じにする。   Step 30: Fill the concave groove with the first photoresist to form a sacrificial layer, and make the surface of the sacrificial layer the same as the height of the second surface of the base.

実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法では、圧力キャビティの表面にオリフィス板を形成する必要がある。つまり、基底部の第2表面に噴出孔を有するオリフィス板を形成するが、凹溝の存在によって、オリフィス板を形成する困難さが増加する。従って、ステップ30の解決手段として、まず、凹溝内に犠牲層を形成し、次に、犠牲層の表面にオリフィス板を形成する。オリフィス板及び噴出孔を形成した後、犠牲層を除去して圧力キャビティを形成する。 The method of manufacturing a liquid jet head according to the present exemplary form condition, it is necessary to form the orifice plate to the surface of the pressure cavity. That is, although the orifice plate having the ejection holes is formed on the second surface of the base portion, the difficulty of forming the orifice plate increases due to the presence of the concave groove. Therefore, as a solution of step 30, first, a sacrificial layer is formed in the concave groove, and then an orifice plate is formed on the surface of the sacrificial layer. After forming the orifice plate and the ejection holes, the sacrificial layer is removed to form a pressure cavity.

ステップ40:基底部の第2表面及び犠牲層の表面にオリフィス板を形成する。   Step 40: forming an orifice plate on the second surface of the base and the surface of the sacrificial layer.

ステップ30の後、犠牲層の表面は基底部の第2表面と同一平面に位置する。従って、当該平面においてオリフィス板を形成可能であり、オリフィス板及び基底部が一体構造に形成される。   After step 30, the surface of the sacrificial layer is flush with the second surface of the base. Therefore, the orifice plate can be formed in the plane, and the orifice plate and the base portion are integrally formed.

ステップ50:犠牲層を除去して圧力キャビティを形成するために第1現像液を用いて犠牲層に対して現像処理を行う。   Step 50: The sacrificial layer is developed using a first developer to remove the sacrificial layer and form a pressure cavity.

オリフィス板を形成した後、犠牲層に用いられた第1フォトレジストに対して、対応する現像材料を第1現像液として選択して現像処理を行い、犠牲層の材料を溶解し、圧力キャビティを形成する。   After forming the orifice plate, the first photoresist used in the sacrificial layer is subjected to development processing by selecting a corresponding developing material as the first developing solution, dissolving the sacrificial layer material, Form.

上述した技術的解決手段によって、オリフィス板と基底部とが一体構造に形成され、接着剤を用いる必要がない。これにより、従来の液体噴射ヘッドの製造工程が複雑で且つ接着剤の使用により印刷品質が低下するという問題が解決される。   According to the technical solution described above, the orifice plate and the base portion are integrally formed, and it is not necessary to use an adhesive. This solves the problem that the manufacturing process of the conventional liquid ejecting head is complicated and the printing quality is lowered due to the use of the adhesive.

以下、上述した各ステップの具体的な実現方法について、例を挙げつつ、詳細に説明する。   Hereinafter, a specific method for realizing each step described above will be described in detail with examples.

実施形態に係る技術的解決手段によれば、従来の液体噴射ヘッドにおける各部材を個別に製造する方法が、基底部において一体成形する方式に代替される。当該基底部は、シリコン基板であってよく、厚さは70μm未満である。当業者は、様々な技術的解決手段を採用して、シリコン基板の厚さを50μm以下にしてもよい。これにより、液体噴射ヘッドの体積が減少する。 According to technical solution according to the present exemplary form condition, method of producing individually each member in the conventional liquid ejecting head is an alternative to the method of integrally molding the base part. The base portion may be a silicon substrate and has a thickness of less than 70 μm. Those skilled in the art may employ various technical solutions to reduce the thickness of the silicon substrate to 50 μm or less. As a result, the volume of the liquid ejecting head is reduced.

ステップ10について、図2を参照されたい。図2は、本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、振動板が形成される構成概略図である。実施形態では、圧電素子を圧力アクチュエータとして採用する。まず、基底部1の第1表面に振動板2を形成する。具体的には、プラズマ支援化学気相堆積法を採用して振動板2を形成してよい。振動板2の材料は、窒化ケイ素であってよい。振動板2の役割は、圧電素子が生成した駆動力を振動板2の変形に転換することである。これによって、液体のインクが圧力を受け、噴出孔から噴出する。 See FIG. 2 for step 10. FIG. 2 is a schematic configuration diagram in which a diaphragm is formed in the method of manufacturing a liquid jet head according to the embodiment of the present invention. In this embodiment shaped condition, employing a piezoelectric element as a pressure actuator. First, the diaphragm 2 is formed on the first surface of the base portion 1. Specifically, the diaphragm 2 may be formed using a plasma-assisted chemical vapor deposition method. The material of the diaphragm 2 may be silicon nitride. The role of the diaphragm 2 is to convert the driving force generated by the piezoelectric element into deformation of the diaphragm 2. As a result, the liquid ink receives pressure and is ejected from the ejection holes.

その後、図3に示すように、振動板2の表面に圧電素子3を形成する。図3は、本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、圧電素子が形成される構成概略図である。圧電素子は、逐次に形成された下部電極層、圧電体層及び上部電極層を含む。具体的には、プラチナ又はチタンなどの高融点金属をそれぞれ採用して、振動板2の表面に下部電極層を形成する。その後、スパッタリング法を採用して、下部電極層においてチタン酸ジルコン酸鉛フィルムを堆積して、圧電体層を形成する。最後に、プラチナなどの高融点金属を採用して、圧電体層の表面に上部電極層を形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 3, the piezoelectric element 3 is formed on the surface of the diaphragm 2. FIG. 3 is a schematic configuration diagram in which piezoelectric elements are formed in the method of manufacturing a liquid jet head according to the embodiment of the present invention. The piezoelectric element includes a lower electrode layer, a piezoelectric layer, and an upper electrode layer that are sequentially formed. Specifically, a refractory metal such as platinum or titanium is employed to form a lower electrode layer on the surface of the diaphragm 2. Thereafter, a sputtering method is employed to deposit a lead zirconate titanate film on the lower electrode layer to form a piezoelectric layer. Finally, an upper electrode layer is formed on the surface of the piezoelectric layer by using a refractory metal such as platinum.

好ましくは、図4に示すように、圧電素子3の外周に保護層を形成してよい。図4は、本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、保護層が形成される構成概略図である。具体的には、低圧化学気相成長法を採用して、保護層4として上部電極層の表面に窒化ケイ素フィルムを堆積する。保護層4によって下部電極層、圧電体層及び上部電極層が被覆され、圧電素子3が損傷しないように保護される。   Preferably, as shown in FIG. 4, a protective layer may be formed on the outer periphery of the piezoelectric element 3. FIG. 4 is a schematic configuration diagram in which a protective layer is formed in the method of manufacturing a liquid jet head according to the embodiment of the invention. Specifically, a silicon nitride film is deposited on the surface of the upper electrode layer as the protective layer 4 by employing a low pressure chemical vapor deposition method. The protective layer 4 covers the lower electrode layer, the piezoelectric layer, and the upper electrode layer to protect the piezoelectric element 3 from being damaged.

ステップ20について、図5を参照されたい。図5は、本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、凹溝が形成される構成概略図である。具体的には、ウェットエッチング又は反応性イオンエッチングなどの方法を採用して、圧力キャビティとして、基底部1の第2表面に凹溝5を形成する。図5において、基底部1の上面が第1表面であり、基底部1の下面が第2表面である。   See FIG. 5 for step 20. FIG. 5 is a schematic configuration diagram in which a concave groove is formed in the method of manufacturing a liquid jet head according to the embodiment of the present invention. Specifically, a method such as wet etching or reactive ion etching is employed to form the concave groove 5 on the second surface of the base portion 1 as a pressure cavity. In FIG. 5, the upper surface of the base 1 is the first surface, and the lower surface of the base 1 is the second surface.

また、凹溝5の側面に、エッチングを行い、液供給通路6を形成してもよい。同様に、ウェットエッチング又は反応性イオンエッチングなどの方法を採用してよい。液供給通路6が、凹溝5と連通し、且つ基底部1の第1表面を突き抜ける。これによって、インクが液供給通路6を介して圧力キャビティに流れ込む。   Further, the liquid supply passage 6 may be formed on the side surface of the groove 5 by etching. Similarly, methods such as wet etching or reactive ion etching may be employed. The liquid supply passage 6 communicates with the concave groove 5 and penetrates the first surface of the base portion 1. As a result, the ink flows into the pressure cavity via the liquid supply passage 6.

凹溝を形成した後に、続けてオリフィス板を形成してよい。オリフィス板の形成に必要なフォトレジストは、ゼリー状の物質であり、固定形状ではない。凹溝の表面に、ゼリー状物質をコーティングする。当該ゼリー状物質は、必ず凹溝内に流れ込む。従って、実施形態では、まず、凹溝内に犠牲層を充填し、オリフィス板を形成した後、犠牲層を除去する。これによって、圧力キャビティの表面にオリフィス板を形成することが実現される。以下、ステップ30、ステップ40及びステップ50の具体的な実現方式について、例を挙げて説明する。 After forming the concave groove, the orifice plate may be formed subsequently. The photoresist required for forming the orifice plate is a jelly-like substance and not a fixed shape. The surface of the groove is coated with a jelly-like substance. The jelly-like substance always flows into the groove. Thus, in this embodiment shaped state, first, filling the sacrificial layer in the groove, after the formation of the orifice plate, to remove the sacrificial layer. This realizes formation of an orifice plate on the surface of the pressure cavity. Hereinafter, specific implementation methods of Step 30, Step 40, and Step 50 will be described with examples.

ステップ30において、第1フォトレジストは、光分解型フォトレジストであってもよく、光架橋型フォトレジストであってもよい。ここで、光分解型フォトレジストの特性は、UV照射を経た後に光分解反応が生じて変性し、特定の溶媒に溶解しやすい。光分解型フォトレジストは、従来技術における一般的なポジ型フォトレジストであってもよく、又は、特定の物質を混入することで、光分解型フォトレジストの特性を有するネガ型フォトレジストであってもよい。光架橋型フォトレジストは、紫外光の照射によって固化する。光架橋型フォトレジストは、従来技術における一般的なネガ型フォトレジストであってよいが、一部のポジ型フォトレジストも、特定の物質を混入することで、光架橋型フォトレジストの特性を有する。   In step 30, the first photoresist may be a photodegradable photoresist or a photocrosslinked photoresist. Here, the property of the photodegradable photoresist is that the photodecomposition reaction occurs after UV irradiation and is denatured and easily dissolved in a specific solvent. The photodegradable photoresist may be a general positive photoresist in the prior art, or a negative photoresist having the characteristics of a photodegradable photoresist by mixing a specific substance. Also good. The photocrosslinking photoresist is solidified by irradiation with ultraviolet light. The photocrosslinking photoresist may be a general negative photoresist in the prior art, but some positive photoresists have characteristics of a photocrosslinking photoresist by mixing a specific substance. .

図6は、本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、犠牲層が形成さ
れるフロー図である。図6に示すように、ステップ30は、具体的には以下のステップを含む。
FIG. 6 is a flowchart for forming a sacrificial layer in the method of manufacturing a liquid jet head according to the embodiment of the invention. As shown in FIG. 6, step 30 specifically includes the following steps.

ステップ301:凹溝に、第1フォトレジストをスピンコートして、犠牲層を形成する。   Step 301: A first photoresist is spin-coated on the concave groove to form a sacrificial layer.

実施形態では、従来における一般的なポジ型フォトレジスト(具体的には、ポリイミド材料)を採用してよい。ポリイミド材料は、紫外光の照射を経た後に、水酸化カリウムKOHなどの溶媒に溶解しやすい。ポリイミド材料を凹溝5内にスピンコートし、凹溝5の空間を埋め、犠牲層7を形成する。 In the present exemplary type state (specifically, a polyimide material) typical positive photoresist in the prior may be adopted. The polyimide material is easily dissolved in a solvent such as potassium hydroxide KOH after being irradiated with ultraviolet light. A polyimide material is spin-coated in the groove 5 to fill the space of the groove 5 and form a sacrificial layer 7.

ステップ302:犠牲層に対して平坦化を行い、犠牲層の表面を基底部の第2表面と同じ高さにする。   Step 302: Planarize the sacrificial layer so that the surface of the sacrificial layer is flush with the second surface of the base.

図7は、本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、犠牲層が形成される構成概略図である。図7を示すように、ステップ301における凹溝5内に充填された第1フォトレジストの表面が基底部1の第2表面と同じ高さであり、オリフィス板を形成するために第1フォトレジストに対して平坦化を行う。   FIG. 7 is a schematic configuration diagram in which a sacrificial layer is formed in the method of manufacturing a liquid jet head according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the surface of the first photoresist filled in the concave groove 5 in step 301 is the same height as the second surface of the base portion 1, and the first photoresist is formed to form the orifice plate. Is flattened.

ステップ303:犠牲層に対して乾燥処理を行う。   Step 303: Dry the sacrificial layer.

選択された第1フォトレジストの材料の違いによって、適切な方式でゼリー状の材料を乾燥させ、固体を形成する。実施形態に採用されたポリイミド材料を110ー180℃の温度で180秒乾燥させる。特に125℃の温度で乾燥させると、当該材料がゼリー状から固体に転換する速度が最も速い。 Depending on the material of the selected first photoresist, the jelly-like material is dried in an appropriate manner to form a solid. The polyimide material employed in the present embodiment form state is dried for 180 seconds at a temperature of 110-1 180 ° C.. In particular, when dried at a temperature of 125 ° C., the speed at which the material is converted from jelly to solid is the fastest.

ステップ304:第1マスクを用いて犠牲層に対して露光処理を行う。これによって、犠牲層が変性し、第1現像液に溶解しやすくなる。   Step 304: Perform an exposure process on the sacrificial layer using the first mask. Thereby, the sacrificial layer is denatured and easily dissolved in the first developer.

図8は、本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、犠牲層に対して露光処理を行う構成概略図である。図8に示すように、凹溝5内のコーティングされた第1フォトレジストが完全に固体になった後に、第1フォトレジストに対して露光処理を行ってよい。実施形態で採用したポリイミド材料について、具体的には、第1マスク8を採用して露光を行ってよい。第1マスク8は、一般的なマスクであってよく、その光透過率は以下のように設定してよい。第1マスクにおいて、凹溝5に対応する部分は、光全透過であり、凹溝5に対応する部分以外の部分は、透過しない。露光レベルが11mw/cm2の紫外光を用いて、第1マスク8における光全透過の部分を透過して、凹溝5におけるポリイミド材料に照射し、露光時間20秒を維持する。ポリイミドは、光照射によって光化学変化が生じ、KOHに溶解しやすい物質に変わる。 FIG. 8 is a schematic configuration diagram for performing exposure processing on the sacrificial layer in the method of manufacturing a liquid jet head according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the first photoresist may be exposed after the coated first photoresist in the groove 5 is completely solid. For polyimide material employed in this embodiment shaped state, specifically, it may perform exposure employing a first mask 8. The first mask 8 may be a general mask, and its light transmittance may be set as follows. In the first mask, the portion corresponding to the groove 5 is totally transmitting light, and the portion other than the portion corresponding to the groove 5 is not transmitted. Using ultraviolet light with an exposure level of 11 mw / cm 2 , the light transmitting part of the first mask 8 is transmitted, and the polyimide material in the groove 5 is irradiated to maintain the exposure time of 20 seconds. Polyimide undergoes a photochemical change due to light irradiation and changes to a substance that is easily dissolved in KOH.

当業者が特定の溶媒に溶解しやすいほかの材料を第1フォトレジストとして採用してもよく、凹溝5内にコーティングして犠牲層7を形成し、噴出孔を形成した後に第1フォトレジストを溶解してよい。   Other materials that are easily dissolved in a specific solvent by those skilled in the art may be adopted as the first photoresist. The sacrificial layer 7 is formed by coating in the groove 5 and the first photoresist is formed after the ejection holes are formed. May be dissolved.

上記のステップ301からステップ304によって特定の溶媒に溶解しやすい犠牲層7を形成した後、犠牲層7の表面及び基底部1の第2表面にオリフィス板を形成する。ステップ40では、具体的には、以下の方式を採用してよい。   After forming the sacrificial layer 7 that is easily dissolved in a specific solvent in the above steps 301 to 304, an orifice plate is formed on the surface of the sacrificial layer 7 and the second surface of the base portion 1. In step 40, specifically, the following method may be adopted.

図9は、本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、噴出孔フォトレジスト層が形成される構成概略図である。図9に示すように、まず、基底部1の第2表面
及び犠牲層7の表面に、第2フォトレジストをスピンコートして、噴出孔フォトレジスト層9を形成する。その後、噴出孔フォトレジスト層9に対して露光処理を行い、噴出孔を形成する。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram in which a jet hole photoresist layer is formed in the method of manufacturing a liquid jet head according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, first, a second photoresist is spin-coated on the second surface of the base portion 1 and the surface of the sacrificial layer 7 to form the ejection hole photoresist layer 9. Thereafter, an exposure process is performed on the ejection hole photoresist layer 9 to form ejection holes.

第2フォトレジストは、従来における一般的なネガ型フォトレジスト(具体的には、フォトレジストSU8(登録商標:MicroChem社))を採用してよい。フォトレジストSU8は、紫外光の照射によって固化する。フォトレジストSU8自体は、1−メチルエーテルアセテートプロピレングリコールエステルに溶解しやすい。 As the second photoresist, a conventional general negative photoresist (specifically, a photoresist SU8 (registered trademark: MicroChem) ) may be employed. The photoresist SU8 is solidified by irradiation with ultraviolet light. The photoresist SU8 itself is easily soluble in 1-methyl ether acetate propylene glycol ester.

その後、噴出孔フォトレジスト層9に対して乾燥処理を行う必要がある。65ー95℃の温度で噴出孔フォトレジスト層を7分間乾燥させ、ゼリー状物質を固体に転換させる。   Thereafter, it is necessary to perform a drying process on the ejection hole photoresist layer 9. The blow hole photoresist layer is dried for 7 minutes at a temperature of 65-95 ° C. to convert the jelly-like material into a solid.

図10は、本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、噴出孔フォトレジスト層に対して露光処理を行う構成概略図である。図10に示すように、噴出孔フォトレジスト層9内の光照射を受けた部分が固化するように、第2マスク10を用いて噴出孔フォトレジスト層9に対して露光処理を行ってよい。第2マスク10において、噴出孔の位置に対応する部分が透過せず、噴出孔の位置に対応する部分以外の部分が光全透過するように設置する。露光レベル11mw/cm2の紫外光を用いて90秒間露光を行い、その後、65ー95℃の温度で6分間乾燥を行う。紫外光は、第2マスクにおける光全透過の部分を透過して、噴出孔フォトレジスト層9に照射する。光照射を受けた部分は固化する一方、光照射を受けていない部分は第2フォトレジスト自体の性質を維持し、第2現像液によって溶解されて噴出孔を形成することができる。 FIG. 10 is a schematic configuration diagram for performing an exposure process on the ejection hole photoresist layer in the method of manufacturing the liquid jet head according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, an exposure process may be performed on the ejection hole photoresist layer 9 using the second mask 10 so that the portion irradiated with light in the ejection hole photoresist layer 9 is solidified. In the 2nd mask 10, the part corresponding to the position of an ejection hole does not permeate | transmit, and parts other than the part corresponding to the position of an ejection hole permeate | transmit all light. Exposure is performed for 90 seconds using ultraviolet light having an exposure level of 11 mw / cm 2 , and then drying is performed at a temperature of 65 to 95 ° C. for 6 minutes. The ultraviolet light is transmitted through the portion of the second mask where light is totally transmitted, and irradiates the ejection hole photoresist layer 9. While the portion irradiated with light is solidified, the portion not subjected to light irradiation maintains the properties of the second photoresist itself and can be dissolved by the second developer to form ejection holes.

図11に示すように、光照射を受けていない部分は、1−メチルエーテルアセテートプロピレングリコールエステルによって溶解される。従って、1−メチルエーテルアセテートプロピレングリコールエステルを第2現像液として用いて、噴出孔フォトレジスト層9に対して現像処理を行い、噴出孔11を形成する。図11は、本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、噴出孔が形成される構成概略図である。   As shown in FIG. 11, the part which has not received light irradiation is melt | dissolved by 1-methyl ether acetate propylene glycol ester. Therefore, the ejection hole 11 is formed by developing the ejection hole photoresist layer 9 using 1-methyl ether acetate propylene glycol ester as the second developer. FIG. 11 is a schematic configuration diagram in which ejection holes are formed in the method of manufacturing a liquid jet head according to the embodiment of the present invention.

上記の第2現像液は、1−メチルエーテルアセテートプロピレングリコールエステルに限定されず、SU8物質を溶解可能なほかの溶液を採用してもよい。   Said 2nd developing solution is not limited to 1-methyl ether acetate propylene glycol ester, You may employ | adopt the other solution which can melt | dissolve SU8 substance.

当業者は、複数の方式を採用してオリフィス板を形成してよい。例えば、第2フォトレ
ジストを基底部1の第2表面及び犠牲層7の表面にコーティングして、噴出孔フォトレジスト層9を形成する。その後、紫外光を用いて噴出孔フォトレジスト層9の全てに対して露光を行い、噴出孔フォトレジスト層9を固化させ、次に、レーザ穿孔及びエッチングなどの方式で噴出孔を形成する。オリフィス板の形成について、上記以外の方式を採用してしてもよく、実施形態の方式に限定されない。
One skilled in the art may employ a plurality of methods to form the orifice plate. For example, the second photoresist is coated on the second surface of the base portion 1 and the surface of the sacrificial layer 7 to form the ejection hole photoresist layer 9. Thereafter, all of the ejection hole photoresist layer 9 is exposed using ultraviolet light, the ejection hole photoresist layer 9 is solidified, and then ejection holes are formed by a method such as laser drilling and etching. A method other than the above may be adopted for forming the orifice plate, and the method is not limited to the method of the present embodiment.

図12は、本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、圧力キャビティが形成される構成概略図である。図12に示すように、オリフィス板を形成した後に、ステップ50を実行してよい。KOHを第1現像液として用いて犠牲層7に対して現像処理を行い、露光後のポリイミド材料を溶解させ、圧力キャビティ12を形成する。実施形態で用いたポリイミド材料は、露光・現像を経た後に、KOH現像液によって迅速に除去され、圧力キャビティの内壁の滑らかさが確保される。 FIG. 12 is a schematic configuration diagram in which a pressure cavity is formed in the method of manufacturing a liquid jet head according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12, step 50 may be performed after the orifice plate is formed. The sacrificial layer 7 is developed using KOH as the first developer to dissolve the exposed polyimide material, thereby forming the pressure cavity 12. Polyimide materials used in form condition, after passing through the exposure and development, are rapidly removed by the KOH developer, smoothness of the inner wall of the pressure cavity is ensured.

上記の技術的解決手段を採用することにより、基底部1に複数の圧力キャビティ12を形成可能である。各圧力キャビティは均等に配置され、圧力キャビティの数量を適切に増加することで、印刷精度が向上し、液体噴射ヘッドの機械的強度に影響を与えない。オリフィス板に複数の噴出孔を形成する。各噴出孔は、1つの圧力キャビティに対応する。イ
ンクが圧力アクチュエータの駆動によって噴出孔から噴出して、印刷媒体が印刷される。
By adopting the above technical solution, a plurality of pressure cavities 12 can be formed in the base 1. The pressure cavities are evenly arranged, and by appropriately increasing the number of pressure cavities, printing accuracy is improved and the mechanical strength of the liquid ejecting head is not affected. A plurality of ejection holes are formed in the orifice plate. Each jet hole corresponds to one pressure cavity. The ink is ejected from the ejection holes by driving the pressure actuator, and the print medium is printed.

実施形態の技術的解決手段によって、オリフィス板と基底部とが一体構造に形成され、従来の液体噴射ヘッドの製造工程が複雑という問題が解決され、接着剤を用いることによってインク流路又は噴出孔が塞がる現象が回避され、印刷品質及び印刷精度が向上する。 The technical solution of the present type condition is formed in a unitary structure with the orifice plate and the base portion, a problem manufacturing process of the conventional liquid ejecting head of complexity is solved, the ink flow path by using an adhesive or The phenomenon that the ejection holes are blocked is avoided, and the printing quality and printing accuracy are improved.

また、実施形態に係る技術的解決手段によって、一体構造の液体噴射ヘッドが形成されることで、液体噴射ヘッドの機械的強度は圧力キャビティの数量の影響を受けず、印刷精度のニーズに応じてエッチングの精度を高め、圧力キャビティ及び噴出孔の数量を増加することができ、歩留まりも一定程度向上する。 Moreover, the technical solutions according to the present exemplary form condition, by liquid jet head integral structure is formed, the mechanical strength of the liquid jet head is not affected by the quantity of pressure cavity, the needs of the printing precision Accordingly, the etching accuracy can be increased, the number of pressure cavities and ejection holes can be increased, and the yield can be improved to a certain extent.

参考形態
本発明の参考形態は、液体噴射ヘッドを提供する。液体噴射ヘッドは、上記の実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法で一体構造に製造されてよい。基底部の第1表面に圧力アクチュエータを形成し、基底部の第2表面に、犠牲層を介してオリフィス板を形成し、その後犠牲層を除去して圧力キャビティを形成する。オリフィス板と基底部とが一体構造に形成されることによって、従来の液体噴射ヘッドの製造工程が複雑という問題が解決され、接着剤を用いることによってインク流路又は噴出孔が塞がる現象が回避され、印刷品
質及び印刷精度が向上する。
< Reference form 1 >
A reference embodiment of the present invention provides a liquid ejecting head. The liquid ejecting head may be manufactured in an integrated structure by the method of manufacturing a liquid ejecting head according to the above embodiment. A pressure actuator is formed on the first surface of the base portion, an orifice plate is formed on the second surface of the base portion via a sacrificial layer, and then the sacrificial layer is removed to form a pressure cavity. By forming the orifice plate and the base portion in an integral structure, the problem that the manufacturing process of the conventional liquid ejecting head is complicated is solved, and the phenomenon that the ink flow path or the ejection hole is blocked by using the adhesive is avoided. Printing quality and printing accuracy are improved.

参考形態
本発明のもう1つの参考形態は、液体噴射ヘッドを備えた印刷装置を提供する。当該装置によって、オリフィス板と基底部とが一体構造に形成され、従来の液体噴射ヘッドの製造工程が複雑で且つ接着剤の使用により印刷品質が低下するという問題が解決され、接着剤を用いることによってインク流路又は噴出孔が塞がる現象が回避され、印刷品質及び印刷精度が向上する。
< Reference form 2 >
Another reference embodiment of the present invention provides a printing apparatus having a liquid jet head. The apparatus solves the problem that the orifice plate and the base are integrally formed, the manufacturing process of the conventional liquid jet head is complicated, and the printing quality is lowered due to the use of the adhesive, and the adhesive is used. As a result, the phenomenon that the ink flow path or the ejection hole is blocked is avoided, and the printing quality and printing accuracy are improved.

最後に説明すべきことは、以下の通りである。上記実施形態は、本発明に係る技術的解決手段を説明するためのものにすぎず、本発明を限定するものではない。上記の実施形態を参照して本発明について詳細に説明したが、当業者は以下の点について理解すべきである。上記の実施形態に記載した技術的解決手段の一部又は全部を、改変又は同等置換することができる。これらの改変や置換によって、対応する技術的解決手段の本質が、本発明の技術的解決手段の範囲から逸脱することはない。 The last thing to be explained is as follows. The above embodiments are only intended to illustrate the technical solution according to the present invention, not to limit the present invention. It has been described in detail the present invention with reference to the implementation form described above, but those skilled in the art should understand the following points. Some or all of the technical solutions described in the implementation form of the above, can be modified or equivalent substitutions. These modifications and substitutions, the essence of corresponding technical solution is, does not depart from the scope of this onset bright technical solution.

1 基底部
2 振動板
3 圧電素子
4 保護層
5 凹溝
6 液供給通路
7 犠牲層
8 第1マスク
9 噴出孔フォトレジスト層
10 第2マスク
11 噴出孔
12 圧力キャビティ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base part 2 Diaphragm 3 Piezoelectric element 4 Protective layer 5 Groove 6 Liquid supply path 7 Sacrificial layer 8 1st mask 9 Ejection hole photoresist layer 10 2nd mask 11 Ejection hole 12 Pressure cavity

Claims (9)

基底部の第1表面に圧力アクチュエータを形成するステップと、
前記基底部における前記第1表面と相対する第2表面に、エッチングを行い、凹溝を形成するステップと、
前記凹溝内に第1フォトレジストを充填して犠牲層を形成し、前記犠牲層の表面を前記基底部の前記第2表面の高さと同じにするステップと、
前記基底部の前記第2表面及び前記犠牲層の前記表面にオリフィス板を形成するステップと、
前記犠牲層を除去して圧力キャビティを形成するために第1現像液を用いて前記犠牲層に対して現像処理を行うステップとを含み、
前記凹溝内に第1フォトレジストを充填して犠牲層を形成するステップは、
前記凹溝に、前記第1フォトレジストをスピンコートして、前記犠牲層を形成するステップと、
前記犠牲層の前記表面と前記基底部の前記第2表面との高さが同じになるように、前記犠牲層に対して平坦化を行うステップと、
前記犠牲層に対して乾燥処理を行うステップと、
前記犠牲層が変性して前記第1現像液に溶解しやすくするために、第1マスクを用いて前記犠牲層に対して露光処理を行うステップとを含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
Forming a pressure actuator on the first surface of the base;
Etching a second surface of the base portion facing the first surface to form a groove;
Filling the concave groove with a first photoresist to form a sacrificial layer, and making the surface of the sacrificial layer the same as the height of the second surface of the base portion;
Forming an orifice plate on the second surface of the base and the surface of the sacrificial layer;
Look including a step of performing development processing on the sacrificial layer by using the first developing solution to form a pressure cavity and removing the sacrificial layer,
Forming a sacrificial layer by filling the concave groove with a first photoresist;
Spin-coating the first photoresist in the concave groove to form the sacrificial layer;
Planarizing the sacrificial layer such that the height of the surface of the sacrificial layer and the second surface of the base are the same;
Performing a drying process on the sacrificial layer;
A step of exposing the sacrificial layer to the sacrificial layer using a first mask so that the sacrificial layer is modified and easily dissolved in the first developer. Method.
前記第1フォトレジストは、光分解型フォトレジストであり、
前記第1マスクにおける前記凹溝に対応する部分は、光全透過であることを特徴とする請求項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
The first photoresist is a photolytic photoresist,
2. The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 1 , wherein a portion of the first mask corresponding to the concave groove is a total light transmission.
前記基底部の前記第2表面及び前記犠牲層の前記表面にオリフィス板を形成するステップは、
前記基底部の前記第2表面及び前記犠牲層の前記表面に、第2フォトレジストをスピンコートして、噴出孔フォトレジスト層を形成するステップと、
前記噴出孔フォトレジスト層に対して露光処理を行い、噴出孔を形成するステップとを含むことを特徴とする請求項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
Forming an orifice plate on the second surface of the base and the surface of the sacrificial layer;
Spin-coating a second photoresist on the second surface of the base and the surface of the sacrificial layer to form an ejection hole photoresist layer;
The method for manufacturing a liquid jet head according to claim 2 , further comprising: performing an exposure process on the jet hole photoresist layer to form a jet hole.
前記第2フォトレジストは、光架橋型フォトレジストであり、
前記噴出孔フォトレジスト層に対して露光処理を行い、噴出孔を形成するステップは、
第2マスクを用いて前記噴出孔フォトレジスト層に対して露光処理を行うことで、前記噴出孔フォトレジスト層における光照射を受けた部分が固化し、前記第2マスクにおける前記噴出孔の位置に対応する部分が透過せず且つ前記噴出孔の位置に対応する部分以外の部分が光全透過するステップと、
第2現像液を用いて前記噴出孔フォトレジスト層に対して現像処理を行い、噴出孔を形成するステップとを含むことを特徴とする請求項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
The second photoresist is a photocrosslinking photoresist,
The step of performing an exposure process on the ejection hole photoresist layer to form the ejection holes,
By performing an exposure process on the ejection hole photoresist layer using a second mask, a portion irradiated with light in the ejection hole photoresist layer is solidified, and is positioned at the position of the ejection hole in the second mask. A step in which the corresponding part does not transmit and the part other than the part corresponding to the position of the ejection hole completely transmits light;
4. The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 3 , further comprising: performing development processing on the ejection hole photoresist layer using a second developer to form ejection holes. 5.
前記基底部における前記第1表面と相対する第2表面に、エッチングを行い、凹溝を形成するステップは、
前記基底部における前記第1表面と相対する第2表面に、エッチングを行い、凹溝を形成するステップと、
前記凹溝の側面にエッチングを行うことで、前記凹溝と連通し且つ前記基底部の前記第1表面を突き抜ける液供給通路を形成するステップとを含むことを特徴とする請求項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
Etching the second surface of the base portion facing the first surface to form a groove,
Etching a second surface of the base portion facing the first surface to form a groove;
By performing the etching on the side surface of the groove, according to claim 4, characterized in that it comprises a step of forming said groove and communicating and a liquid supply passage penetrating said first surface of said base portion A method for manufacturing a liquid jet head.
前記圧力アクチュエータは、圧電素子であり、
前記基底部の前記第1表面に前記圧力アクチュエータを形成するステップは、
前記基底部の前記第1表面に振動板を形成するステップと、
前記振動板の表面に下部電極層、圧電体層及び上部電極層を逐次形成するステップとを含むことを特徴とする請求項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
The pressure actuator is a piezoelectric element;
Forming the pressure actuator on the first surface of the base,
Forming a diaphragm on the first surface of the base;
The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 5 , further comprising: sequentially forming a lower electrode layer, a piezoelectric layer, and an upper electrode layer on the surface of the vibration plate.
前記基底部の前記第1表面に前記圧力アクチュエータを形成するステップは、
前記上部電極層の表面に保護層を形成するステップをさらに含み、
前記保護層によって、前記下部電極層、前記圧電体層及び前記上部電極層が被覆されることを特徴とする請求項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
Forming the pressure actuator on the first surface of the base,
Further comprising forming a protective layer on a surface of the upper electrode layer;
The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 6 , wherein the lower electrode layer, the piezoelectric layer, and the upper electrode layer are covered with the protective layer.
前記第1フォトレジストは、ポリイミドであることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。 The first photoresist method for manufacturing a liquid jet head according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a polyimide. 前記第2フォトレジストは、ネガ型フォトレジストであることを特徴とする請求項のいずれか1項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。 The second photoresist method for manufacturing a liquid jet head according to any one of claims 4-6, characterized in that a negative photoresist.
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