JP2001030485A - インクジェットヘッド - Google Patents
インクジェットヘッドInfo
- Publication number
- JP2001030485A JP2001030485A JP21100599A JP21100599A JP2001030485A JP 2001030485 A JP2001030485 A JP 2001030485A JP 21100599 A JP21100599 A JP 21100599A JP 21100599 A JP21100599 A JP 21100599A JP 2001030485 A JP2001030485 A JP 2001030485A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- electrode
- ink
- jet head
- diaphragm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 チャージアップによって振動板の変位効率が
低減する。 【解決手段】 電極１５の表面に設けた絶縁性保護膜１
７の表面層１７ａに半導体性を持たせた。
低減する。 【解決手段】 電極１５の表面に設けた絶縁性保護膜１
７の表面層１７ａに半導体性を持たせた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はインクジェットヘッドに
関し、特に静電型インクジェットヘッドに関する。
関し、特に静電型インクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】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）として用いる
インクジェット記録装置において使用するインクジェッ
トヘッドは、インク滴を吐出するノズル孔と、このノズ
ル孔が連通する吐出室（圧力室、加圧液室、液室、イン
ク流路等とも称される。）と、この吐出室内のインクを
加圧するエネルギーを発生するエネルギー発生手段とを
備えて、エネルギー発生手段を駆動することで吐出室内
インクを加圧してノズル孔からインク滴を吐出させるも
のであり、記録の必要なときにのみインク滴を吐出する
インク・オン・デマンド方式のものが主流である。
ロッタ等の画像記録装置（画像形成装置）として用いる
インクジェット記録装置において使用するインクジェッ
トヘッドは、インク滴を吐出するノズル孔と、このノズ
ル孔が連通する吐出室（圧力室、加圧液室、液室、イン
ク流路等とも称される。）と、この吐出室内のインクを
加圧するエネルギーを発生するエネルギー発生手段とを
備えて、エネルギー発生手段を駆動することで吐出室内
インクを加圧してノズル孔からインク滴を吐出させるも
のであり、記録の必要なときにのみインク滴を吐出する
インク・オン・デマンド方式のものが主流である。
【０００３】従来、吐出室内のインクを加圧するエネル
ギーを発生するエネルギー発生手段として、圧電素子を
用いて吐出室の壁面を形成する振動板を変形させて吐出
室内容積を変化させてインク滴を吐出させるようにした
もの（特開平２−５１７３４号公報参照）、或いは、発
熱抵抗体を用いて吐出室内でインクを加熱して気泡を発
生させることによる圧力でインク滴を吐出させるように
したもの（特開昭６１−５９９１１号公報参照）などが
知られている。
ギーを発生するエネルギー発生手段として、圧電素子を
用いて吐出室の壁面を形成する振動板を変形させて吐出
室内容積を変化させてインク滴を吐出させるようにした
もの（特開平２−５１７３４号公報参照）、或いは、発
熱抵抗体を用いて吐出室内でインクを加熱して気泡を発
生させることによる圧力でインク滴を吐出させるように
したもの（特開昭６１−５９９１１号公報参照）などが
知られている。
【０００４】しかしながら、前者の圧電素子を用いる方
式においては、吐出室に圧力を生じさせるために振動板
に圧電素子のチップを貼り付ける工程が複雑であり、高
速、高印字品質に対する限界があること、後者のインク
を加熱する方式においては、圧電素子を用いる場合の問
題は生じないものの、発熱抵抗体の急速な加熱、冷却の
繰り返し、気泡消滅時の衝撃によって、発熱抵抗体がダ
メージを受けるために、総じてインクジェットヘッドの
寿命が短くなるなどの不都合がある。
式においては、吐出室に圧力を生じさせるために振動板
に圧電素子のチップを貼り付ける工程が複雑であり、高
速、高印字品質に対する限界があること、後者のインク
を加熱する方式においては、圧電素子を用いる場合の問
題は生じないものの、発熱抵抗体の急速な加熱、冷却の
繰り返し、気泡消滅時の衝撃によって、発熱抵抗体がダ
メージを受けるために、総じてインクジェットヘッドの
寿命が短くなるなどの不都合がある。
【０００５】そこで、こうした問題を解決するものとし
て、特開平５−５０６０１号公報に記載されているよう
に、吐出室の壁面を形成する振動板と電極とを平行に配
置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって
振動板を変形させることで、吐出室内容積を変化させて
インク滴を吐出させるインクジェットヘッドが提案され
ている。
て、特開平５−５０６０１号公報に記載されているよう
に、吐出室の壁面を形成する振動板と電極とを平行に配
置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって
振動板を変形させることで、吐出室内容積を変化させて
インク滴を吐出させるインクジェットヘッドが提案され
ている。
【０００６】このような静電型インクジェットヘッドに
おける駆動方式としては、振動板を電極に当接させて駆
動する当接駆動方式と、振動板を電極に当接させないで
駆動する非当接駆動方式とが知られているが、いずれに
しても、振動板と電極との電気的な接触を防止すること
が必要になるため、電極表面に絶縁膜、例えばシリコン
酸化膜などの保護膜を形成するようにしている（上記公
報参照）。
おける駆動方式としては、振動板を電極に当接させて駆
動する当接駆動方式と、振動板を電極に当接させないで
駆動する非当接駆動方式とが知られているが、いずれに
しても、振動板と電極との電気的な接触を防止すること
が必要になるため、電極表面に絶縁膜、例えばシリコン
酸化膜などの保護膜を形成するようにしている（上記公
報参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うな静電型インクジェットヘッドにあっては、電極の表
面が絶縁膜で覆われているために、高周波駆動でインク
滴を吐出させたときに絶縁膜に電荷が蓄積されるチャー
ジアップ現象が発生し、振動板と電極との間に所要の駆
動電圧を印加しても所望の静電力が発生せず、振動板が
十分に変位しなくなり、応答速度が低下したり、インク
滴吐出不良を生じるという課題がある。
うな静電型インクジェットヘッドにあっては、電極の表
面が絶縁膜で覆われているために、高周波駆動でインク
滴を吐出させたときに絶縁膜に電荷が蓄積されるチャー
ジアップ現象が発生し、振動板と電極との間に所要の駆
動電圧を印加しても所望の静電力が発生せず、振動板が
十分に変位しなくなり、応答速度が低下したり、インク
滴吐出不良を生じるという課題がある。
【０００８】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、絶縁性保護膜でのチャージアップを低減すること
で信頼性に優れたインクジェットヘッドを提供すること
を目的とする。
あり、絶縁性保護膜でのチャージアップを低減すること
で信頼性に優れたインクジェットヘッドを提供すること
を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るインクジェットヘッドは、電極又は振
動板の表面に設けた絶縁性保護膜の表面層が半導体性を
有する構成としたものである。
め、本発明に係るインクジェットヘッドは、電極又は振
動板の表面に設けた絶縁性保護膜の表面層が半導体性を
有する構成としたものである。
【００１０】ここで、絶縁性保護膜の表面層は多価金属
イオンを拡散することで半導体性を持たせることができ
る。絶縁性保護膜としては、シリコン酸化膜、窒化アル
ミ膜、窒化硼素膜などを用いることができる。
イオンを拡散することで半導体性を持たせることができ
る。絶縁性保護膜としては、シリコン酸化膜、窒化アル
ミ膜、窒化硼素膜などを用いることができる。
【００１１】また、絶縁性保護膜としてシリコン酸化膜
を用いて、このシリコン酸化膜の表面層に水素を１０〜
４０mol％含有させることでも半導体性を持たせること
ができる。さらに、シリコン酸化膜の表面層に水素を１
０〜４０mol％含有させ、更に多価金属イオンを拡散さ
せることでも半導体性を持たせることができる。
を用いて、このシリコン酸化膜の表面層に水素を１０〜
４０mol％含有させることでも半導体性を持たせること
ができる。さらに、シリコン酸化膜の表面層に水素を１
０〜４０mol％含有させ、更に多価金属イオンを拡散さ
せることでも半導体性を持たせることができる。
【００１２】これらの場合、絶縁性保護膜の表面層の抵
抗は１０6〜１０13Ω／ｃｍ□の範囲内にあることが好
ましい。
抗は１０6〜１０13Ω／ｃｍ□の範囲内にあることが好
ましい。
【００１３】
【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は本発明の第１実施形態
に係るインクジェットヘッドの長手方向の断面説明図、
図２は同ヘッドの短手方向の断面説明図である。
図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施形態
に係るインクジェットヘッドの長手方向の断面説明図、
図２は同ヘッドの短手方向の断面説明図である。
【００１４】このインクジェットヘッドは、単結晶シリ
コン基板、多結晶シリコン基板、ＳＯＩ基板などのシリ
コン基板等を用いた振動板／液室基板１と、この振動板
／液室基板１の下側に設けたシリコン基板、パイレック
スガラス基板、セラミックス基板等を用いた電極基板２
と、振動板／液室基板１の上側に設けたノズル板３とを
備え、複数（便宜上１個のみ図示する。）のインク滴を
吐出するノズル孔４、各ノズル孔４が連通するインク流
路である加圧室６、各加圧室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インク室８などを形
成している。
コン基板、多結晶シリコン基板、ＳＯＩ基板などのシリ
コン基板等を用いた振動板／液室基板１と、この振動板
／液室基板１の下側に設けたシリコン基板、パイレック
スガラス基板、セラミックス基板等を用いた電極基板２
と、振動板／液室基板１の上側に設けたノズル板３とを
備え、複数（便宜上１個のみ図示する。）のインク滴を
吐出するノズル孔４、各ノズル孔４が連通するインク流
路である加圧室６、各加圧室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インク室８などを形
成している。
【００１５】振動板／液室基板１には、加圧室６及びこ
の加圧室６の壁面である底部をなす振動板（第1の電
極）１０を形成する凹部１１と、流体抵抗部７を形成す
る溝１２と、共通インク室８を形成する凹部１３とを形
成している。
の加圧室６の壁面である底部をなす振動板（第1の電
極）１０を形成する凹部１１と、流体抵抗部７を形成す
る溝１２と、共通インク室８を形成する凹部１３とを形
成している。
【００１６】ここで、この振動板／液室基板１は、例え
ば単結晶シリコン基板を用いた場合、予め振動板厚さに
ボロンを注入してエッチングストップ層となる高濃度ボ
ロン層を形成し、電極基板２と接合した後、凹部１１、
１３及び溝部１２をそれぞれＫＯＨ水溶液などでエッチ
ング液を用いて異方性エッチングし、このとき高濃度ボ
ロン層がエッチングストップ層となって振動板１０が形
成される。また、多結晶シリコン基板で振動板１０を形
成する場合は、液室基板１上に振動板となる多結晶シリ
コン薄膜を形成する方法、または、予め電極基板２を犠
牲材料で平坦化し、その上に多結晶シリコン薄膜を成膜
した後、犠牲材料を除去することで形成できる。
ば単結晶シリコン基板を用いた場合、予め振動板厚さに
ボロンを注入してエッチングストップ層となる高濃度ボ
ロン層を形成し、電極基板２と接合した後、凹部１１、
１３及び溝部１２をそれぞれＫＯＨ水溶液などでエッチ
ング液を用いて異方性エッチングし、このとき高濃度ボ
ロン層がエッチングストップ層となって振動板１０が形
成される。また、多結晶シリコン基板で振動板１０を形
成する場合は、液室基板１上に振動板となる多結晶シリ
コン薄膜を形成する方法、または、予め電極基板２を犠
牲材料で平坦化し、その上に多結晶シリコン薄膜を成膜
した後、犠牲材料を除去することで形成できる。
【００１７】また、電極基板２には凹部１４を形成し
て、この凹部１４底面に振動板１０に対向する電極（第
２の電極）１５を設け、振動板１０と電極１５との間に
ギャップ１６を形成し、これらの振動板１０と電極１５
とによってアクチュエータ部を構成している。
て、この凹部１４底面に振動板１０に対向する電極（第
２の電極）１５を設け、振動板１０と電極１５との間に
ギャップ１６を形成し、これらの振動板１０と電極１５
とによってアクチュエータ部を構成している。
【００１８】そして、電極１５の表面（振動板１０側の
面）には本発明に係る絶縁性保護膜１７を設けている。
この絶縁性保護膜１７の表面層１７ａは半導体性を有
し、その抵抗は１０6〜１０13Ω／ｃｍ□の範囲内にあ
る。なお、電極１５の表面に絶縁性保護膜１７を設ける
のに代えて、振動板１０の表面（電極１５側の面）に絶
縁性保護膜１７を形成することもできる。
面）には本発明に係る絶縁性保護膜１７を設けている。
この絶縁性保護膜１７の表面層１７ａは半導体性を有
し、その抵抗は１０6〜１０13Ω／ｃｍ□の範囲内にあ
る。なお、電極１５の表面に絶縁性保護膜１７を設ける
のに代えて、振動板１０の表面（電極１５側の面）に絶
縁性保護膜１７を形成することもできる。
【００１９】ここで、電極基板２として単結晶シリコン
基板を用いる場合には通常のシリコンウエハーを用いる
ことができる。その厚さはシリコンウエハーの直径で異
なるが、直径４インチのシリコンウエハーであれば厚さ
が５００μｍ程度、直径６インチのシリコンウエハーで
あれば厚さは６００μｍ程度であることが多い。シリコ
ンウエハー以外の材料を選択する場合には、振動板／液
室基板のシリコンと熱膨張係数の差が小さい方が振動板
と接合する場合に信頼性を向上できる。例えば、ガラス
材料としては、コーニング社製＃７７４０（商品名）、
岩城硝子社製ＳＷ３（商品名）、ホーヤ社製ＳＤ２（商
品名）などを用いることができる。
基板を用いる場合には通常のシリコンウエハーを用いる
ことができる。その厚さはシリコンウエハーの直径で異
なるが、直径４インチのシリコンウエハーであれば厚さ
が５００μｍ程度、直径６インチのシリコンウエハーで
あれば厚さは６００μｍ程度であることが多い。シリコ
ンウエハー以外の材料を選択する場合には、振動板／液
室基板のシリコンと熱膨張係数の差が小さい方が振動板
と接合する場合に信頼性を向上できる。例えば、ガラス
材料としては、コーニング社製＃７７４０（商品名）、
岩城硝子社製ＳＷ３（商品名）、ホーヤ社製ＳＤ２（商
品名）などを用いることができる。
【００２０】また、電極１５としては、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。電極基板２をシリコンウエハで
形成する場合には、電極基板２と電極１５との間には絶
縁層を形成する必要があるが、この場合の絶縁層として
はＳiＯ2膜を用いる。なお、電極基板２にガラス等の絶
縁性材料を用いる場合には電極１５との間に絶縁層を形
成する必要はない。
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。電極基板２をシリコンウエハで
形成する場合には、電極基板２と電極１５との間には絶
縁層を形成する必要があるが、この場合の絶縁層として
はＳiＯ2膜を用いる。なお、電極基板２にガラス等の絶
縁性材料を用いる場合には電極１５との間に絶縁層を形
成する必要はない。
【００２１】また、電極基板２にシリコン基板を用いる
場合、電極１５としては、不純物拡散領域を用いること
ができる。この場合、拡散に用いる不純物は基板シリコ
ンの導電型と反対の導電型を示す不純物を用い、拡散領
域周辺にｐｎ接合を形成し、電極１５と電極基板２とを
電気的に絶縁する。
場合、電極１５としては、不純物拡散領域を用いること
ができる。この場合、拡散に用いる不純物は基板シリコ
ンの導電型と反対の導電型を示す不純物を用い、拡散領
域周辺にｐｎ接合を形成し、電極１５と電極基板２とを
電気的に絶縁する。
【００２２】電極１５と振動板１０との間に形成される
ギャップ１６の短辺方向、長辺方向の長さ、ギャップ深
さ（ギャップ寸法）等の寸法は、使用目的、変位範囲、
駆動する電圧等により選択されるが、一般的には、短辺
長さ６０〜５００μｍ、長辺長さは２００〜４０００μ
ｍ、ギャップ深さとしては０．１〜５．０μｍの範囲で
設定される。
ギャップ１６の短辺方向、長辺方向の長さ、ギャップ深
さ（ギャップ寸法）等の寸法は、使用目的、変位範囲、
駆動する電圧等により選択されるが、一般的には、短辺
長さ６０〜５００μｍ、長辺長さは２００〜４０００μ
ｍ、ギャップ深さとしては０．１〜５．０μｍの範囲で
設定される。
【００２３】ノズル板３には複数のノズル孔４と共に、
共通インク室８に外部からインクを供給するインク供給
口１８を形成している。このノズル板３のインク吐出面
には撥水性を有する表面処理層を形成している。
共通インク室８に外部からインクを供給するインク供給
口１８を形成している。このノズル板３のインク吐出面
には撥水性を有する表面処理層を形成している。
【００２４】これらの振動板／液室基板１と電極基板
２、振動板／液室基板１とノズル板３とをそれぞれ接合
することでヘッドを構成する。振動板／液室基板１と電
極基板２との接合は、接着剤による接合も可能である
が、より信頼性の高い物理的な接合、例えば電極基板２
がシリコンで形成される場合、酸化膜を介した直接接合
法を用いることができ、また、電極基板２がガラスの場
合、陽極接合を行うことができる。電極基板２をシリコ
ンで形成して、陽極接合を用いる場合には、電極基板２
と振動板／液室基板１との間にパイレックスガラスを成
膜して、この膜を介して陽極接合を行うこともできる。
振動板／液室基板１とノズル板３とは接着剤で接合して
いる。
２、振動板／液室基板１とノズル板３とをそれぞれ接合
することでヘッドを構成する。振動板／液室基板１と電
極基板２との接合は、接着剤による接合も可能である
が、より信頼性の高い物理的な接合、例えば電極基板２
がシリコンで形成される場合、酸化膜を介した直接接合
法を用いることができ、また、電極基板２がガラスの場
合、陽極接合を行うことができる。電極基板２をシリコ
ンで形成して、陽極接合を用いる場合には、電極基板２
と振動板／液室基板１との間にパイレックスガラスを成
膜して、この膜を介して陽極接合を行うこともできる。
振動板／液室基板１とノズル板３とは接着剤で接合して
いる。
【００２５】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と電極１５（いずれか一方を共
通電極とし、他方を個別電極とする。）との間に駆動電
圧を印加することによって静電力によって振動板１０が
変形変位して、加圧室６の内容積が変化することによっ
てノズル孔４からインク滴が吐出される。
においては、振動板１０と電極１５（いずれか一方を共
通電極とし、他方を個別電極とする。）との間に駆動電
圧を印加することによって静電力によって振動板１０が
変形変位して、加圧室６の内容積が変化することによっ
てノズル孔４からインク滴が吐出される。
【００２６】この場合、振動板の変位駆動方式として
は、振動板１０を電極１５に当接させない状態で電極１
５側に変位させて、この状態から放電して振動板１０を
復帰させることでインク滴を吐出させる非当接駆動方
式、振動板１０を電極１５に当接するまで変位させて、
この状態から放電して振動板１０を復帰させることでイ
ンク滴を吐出させる当接駆動方式のいずれの方式も採用
できる。
は、振動板１０を電極１５に当接させない状態で電極１
５側に変位させて、この状態から放電して振動板１０を
復帰させることでインク滴を吐出させる非当接駆動方
式、振動板１０を電極１５に当接するまで変位させて、
この状態から放電して振動板１０を復帰させることでイ
ンク滴を吐出させる当接駆動方式のいずれの方式も採用
できる。
【００２７】ところで、このように振動板１０と電極１
５との間に駆動電圧を印加して静電力を発生させること
で駆動した場合、電極１５の表面を保護する保護膜全体
が絶縁膜であると、その絶縁膜に電荷が蓄積されるチャ
ージアップ現象が生じ、特に高周波駆動を行ったとき
に、チャージアップのために振動板１０と電極１５との
間で所望の静電力が発生しなくなり、応答性が低下し、
インク滴吐出不良が生じることがある。
５との間に駆動電圧を印加して静電力を発生させること
で駆動した場合、電極１５の表面を保護する保護膜全体
が絶縁膜であると、その絶縁膜に電荷が蓄積されるチャ
ージアップ現象が生じ、特に高周波駆動を行ったとき
に、チャージアップのために振動板１０と電極１５との
間で所望の静電力が発生しなくなり、応答性が低下し、
インク滴吐出不良が生じることがある。
【００２８】そこで、このインクジェットヘッドにおい
ては、電極１５表面を保護している絶縁性保護膜１７の
表面層１７ａには半導体性を付与し、特にその抵抗を１
０6〜１０13Ω／ｃｍ□としているので、高周波駆動し
ても絶縁性保護膜１７に蓄積される電荷が低減し、チャ
ージアップ現象を抑えることができる。これにより、安
定して振動板１０と電極１５との間に静電力を発生させ
ることができ、応答性の低下を生じたり、インク滴吐出
不良が生じることなくなる。
ては、電極１５表面を保護している絶縁性保護膜１７の
表面層１７ａには半導体性を付与し、特にその抵抗を１
０6〜１０13Ω／ｃｍ□としているので、高周波駆動し
ても絶縁性保護膜１７に蓄積される電荷が低減し、チャ
ージアップ現象を抑えることができる。これにより、安
定して振動板１０と電極１５との間に静電力を発生させ
ることができ、応答性の低下を生じたり、インク滴吐出
不良が生じることなくなる。
【００２９】そこで、表面層１７ａが半導体性を有する
絶縁性保護膜１７について説明する。 （実施例１）絶縁性保護膜１７として、シリコン酸化膜
（ＳｉＯ2膜）を形成し、このシリコン酸化膜の表面に
多価金属イオン、例えば、Ｃｓ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓ
ｂ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｕ、Ａｇ等を拡散
して表面層１７ａに半導体性を付与した。
絶縁性保護膜１７について説明する。 （実施例１）絶縁性保護膜１７として、シリコン酸化膜
（ＳｉＯ2膜）を形成し、このシリコン酸化膜の表面に
多価金属イオン、例えば、Ｃｓ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓ
ｂ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｕ、Ａｇ等を拡散
して表面層１７ａに半導体性を付与した。
【００３０】この多価金属イオンの拡散は、例えば、電
極１５表面にＳｉＯ2膜を成膜した後、表面を洗浄し、
金属元素、例えば、Ｃｓ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ａ
ｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｕ、Ａｇ等のイオンの１
種又は２種以上の組み合わせをイオン注入機で注入す
る。なお、イオン注入前に脱イオン処理を行っておくこ
とで、次の加熱処理時の活性化を低温で短時間に行うこ
とができる。
極１５表面にＳｉＯ2膜を成膜した後、表面を洗浄し、
金属元素、例えば、Ｃｓ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ａ
ｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｕ、Ａｇ等のイオンの１
種又は２種以上の組み合わせをイオン注入機で注入す
る。なお、イオン注入前に脱イオン処理を行っておくこ
とで、次の加熱処理時の活性化を低温で短時間に行うこ
とができる。
【００３１】そして、導電活性化させるための加熱アニ
ール処理を行う。この処理は、例えば６００〜８００℃
で１８０分〜３０分程度行う。この活性化熱処理後、金
属イオンを部分還元して導電性を高める。イオン注入さ
れて活性化熱処理を行った金属イオン、例えばＳｎにつ
いて見ると、十分な活性化処理によりＳｎＯ2がＳiＯ -
若しくはＳｉＯ3 2-のイオン群（酸素酸イオン）の中で
網目状に配位する。
ール処理を行う。この処理は、例えば６００〜８００℃
で１８０分〜３０分程度行う。この活性化熱処理後、金
属イオンを部分還元して導電性を高める。イオン注入さ
れて活性化熱処理を行った金属イオン、例えばＳｎにつ
いて見ると、十分な活性化処理によりＳｎＯ2がＳiＯ -
若しくはＳｉＯ3 2-のイオン群（酸素酸イオン）の中で
網目状に配位する。
【００３２】そこで、Ｈ2等の還元性ガス雰囲気で、或
いは不活性ガス（Ｎ2、Ａｒ、Ｈｅなど）中で、熱処
理、例えばＨ2雰囲気で３００〜５００℃、好ましく４
００℃で１時間程度処理することにより、ＳｎＯ、Ｓｎ
Ｏ2の２価と４価のＳｎイオンを存在させることになっ
て導電性が向上する。なお、不活性ガスアニール処理を
した場合には還元処理を行うことが好ましい。
いは不活性ガス（Ｎ2、Ａｒ、Ｈｅなど）中で、熱処
理、例えばＨ2雰囲気で３００〜５００℃、好ましく４
００℃で１時間程度処理することにより、ＳｎＯ、Ｓｎ
Ｏ2の２価と４価のＳｎイオンを存在させることになっ
て導電性が向上する。なお、不活性ガスアニール処理を
した場合には還元処理を行うことが好ましい。
【００３３】このようにして、シリコン酸化膜の表面層
に多価金属イオンを拡散させて半導体性を付与した絶縁
性保護膜１７を得る。この場合、絶縁性保護膜１７の表
面抵抗として１０6〜１０12Ω／ｃｍ□を得ることがで
きる。
に多価金属イオンを拡散させて半導体性を付与した絶縁
性保護膜１７を得る。この場合、絶縁性保護膜１７の表
面抵抗として１０6〜１０12Ω／ｃｍ□を得ることがで
きる。
【００３４】なお、多価金属イオンの拡散方法（イオン
注入方法）は上記に方法に限られるものではなく、例え
ばシリコン酸化膜からカチオンの脱離溶出処理を行っ
て、スパッタ法、ＥＢ電子ビーム法、イオンプレーティ
ング法などで多価金属の蒸着幕を形成して目的金属イオ
ンを注入したり、シリコン酸化膜からカチオンの脱離溶
出処理を行って、金属イオン溶液中に含浸してイオン交
換し、目的金属イオンを注入する方法なども採用でき
る。
注入方法）は上記に方法に限られるものではなく、例え
ばシリコン酸化膜からカチオンの脱離溶出処理を行っ
て、スパッタ法、ＥＢ電子ビーム法、イオンプレーティ
ング法などで多価金属の蒸着幕を形成して目的金属イオ
ンを注入したり、シリコン酸化膜からカチオンの脱離溶
出処理を行って、金属イオン溶液中に含浸してイオン交
換し、目的金属イオンを注入する方法なども採用でき
る。
【００３５】（実施例２）絶縁性保護膜１７として、窒
化アルミ膜を形成し、この窒化アルミ膜の表面層に多価
金属イオン、例えば、Ｃｓ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、
Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｕ、Ａｇ等を拡散して
半導体性を付与した。この場合も縁性保護膜１７の表面
抵抗として１０6〜１０12Ω／ｃｍ□を得ることができ
る。
化アルミ膜を形成し、この窒化アルミ膜の表面層に多価
金属イオン、例えば、Ｃｓ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、
Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｕ、Ａｇ等を拡散して
半導体性を付与した。この場合も縁性保護膜１７の表面
抵抗として１０6〜１０12Ω／ｃｍ□を得ることができ
る。
【００３６】（実施例３）絶縁性保護膜１７として、窒
化硼素膜を形成し、この窒化硼素膜の表面層に多価金属
イオン、例えば、Ｃｓ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ａ
ｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｕ、Ａｇ等を拡散して半
導体性を付与した。この場合も縁性保護膜１７の表面抵
抗として１０6〜１０12Ω／ｃｍ□を得ることができ
る。
化硼素膜を形成し、この窒化硼素膜の表面層に多価金属
イオン、例えば、Ｃｓ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ａ
ｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｕ、Ａｇ等を拡散して半
導体性を付与した。この場合も縁性保護膜１７の表面抵
抗として１０6〜１０12Ω／ｃｍ□を得ることができ
る。
【００３７】（実施例４）絶縁性保護膜１７として、シ
リコン酸化膜を形成し、このシリコン酸化膜の表面層に
水素を１０〜４０mol％含有させることで半導体性を付
与した。これは、ＳiＨ4＋Ｏ２＋Ｈ２のＰ−ＣＶＤ（プ
ラズマ・ケミカル・ベイパー・ディスポジション）によ
る酸化膜形成で行った。すなわち、当初、ＳiＨ4＋Ｏ2
のみのＰ−ＣＶＤでＳｉＯ2リッチの１０13Ω／ｃｍ□
以上の高抵抗酸化膜（アモルファス）を成膜し、ここ
で、最表面膜（５００〜１０００Å）を形成するときに
Ｈ2ガスを導入することで、ＳｉＯＨとアモスファス−
Ｓｉ（Ｈ2を含有したＳi膜）の混成膜が得られる。この
混成膜は、ダングリングボンドを多数含む半導体領域の
１０8〜１０13Ω／ｃｍ□の膜である。
リコン酸化膜を形成し、このシリコン酸化膜の表面層に
水素を１０〜４０mol％含有させることで半導体性を付
与した。これは、ＳiＨ4＋Ｏ２＋Ｈ２のＰ−ＣＶＤ（プ
ラズマ・ケミカル・ベイパー・ディスポジション）によ
る酸化膜形成で行った。すなわち、当初、ＳiＨ4＋Ｏ2
のみのＰ−ＣＶＤでＳｉＯ2リッチの１０13Ω／ｃｍ□
以上の高抵抗酸化膜（アモルファス）を成膜し、ここ
で、最表面膜（５００〜１０００Å）を形成するときに
Ｈ2ガスを導入することで、ＳｉＯＨとアモスファス−
Ｓｉ（Ｈ2を含有したＳi膜）の混成膜が得られる。この
混成膜は、ダングリングボンドを多数含む半導体領域の
１０8〜１０13Ω／ｃｍ□の膜である。
【００３８】このようにシリコン酸化膜の表面層に水素
を１０〜４０mol％含有させることで、ＳiＯＨが形成さ
れてＳiＯ2膜の表面が半導体化する。この場合、絶縁性
保護膜１７の表面抵抗として１０8〜１０13Ω／ｃｍ□
を得ることができる。
を１０〜４０mol％含有させることで、ＳiＯＨが形成さ
れてＳiＯ2膜の表面が半導体化する。この場合、絶縁性
保護膜１７の表面抵抗として１０8〜１０13Ω／ｃｍ□
を得ることができる。
【００３９】（実施例５）絶縁性保護膜１７として、シ
リコン酸化膜を形成し、このシリコン酸化膜の表面層に
水素を１０〜４０mol％含有させ、更に上述したような
多価金属イオンを拡散させて半導体性を付与した。これ
により実施例４の場合よりも更に表面抵抗を低下させる
ことができ、この場合、絶縁性保護膜１７の表面抵抗と
して１０6〜１０10Ω／ｃｍ□を得ることができる。
リコン酸化膜を形成し、このシリコン酸化膜の表面層に
水素を１０〜４０mol％含有させ、更に上述したような
多価金属イオンを拡散させて半導体性を付与した。これ
により実施例４の場合よりも更に表面抵抗を低下させる
ことができ、この場合、絶縁性保護膜１７の表面抵抗と
して１０6〜１０10Ω／ｃｍ□を得ることができる。
【００４０】なお、上記実施形態においては、本発明を
振動板と電極を平行に配置して両者間のギャップは断面
形状で平行な辺を有する平行ギャップｎインクジェット
ヘッドに適用した例で説明したが、これに限るものでは
ない。例えば、電極の長手方向一端部（短手方向両端部
でもよい。）を絶縁性保護膜１７を介して接触させたギ
ャップ０を有し、ギャップが他端部に向かって漸次広が
るギャップを有するインクジェットヘッド、振動板に対
して電極がリニアに傾斜し、且つギャップ０を有しない
非平行ギャップを有するインクジェットヘッドなどの電
極又は振動板の保護膜にも適用することができる。
振動板と電極を平行に配置して両者間のギャップは断面
形状で平行な辺を有する平行ギャップｎインクジェット
ヘッドに適用した例で説明したが、これに限るものでは
ない。例えば、電極の長手方向一端部（短手方向両端部
でもよい。）を絶縁性保護膜１７を介して接触させたギ
ャップ０を有し、ギャップが他端部に向かって漸次広が
るギャップを有するインクジェットヘッド、振動板に対
して電極がリニアに傾斜し、且つギャップ０を有しない
非平行ギャップを有するインクジェットヘッドなどの電
極又は振動板の保護膜にも適用することができる。
【００４１】さらに、上記実施形態では振動板と液室と
を振動板／液室基板として同一部材から形成している
が、振動板と液室形成部材とを別部材で形成して接合す
ることもできる。
を振動板／液室基板として同一部材から形成している
が、振動板と液室形成部材とを別部材で形成して接合す
ることもできる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るイン
クジェットヘッドによれば、電極又は振動板の表面に設
けた絶縁性保護膜の表面層が半導体性を有するので、チ
ャージアップ現象を低減することができ、安定してイン
ク滴を吐出でき、信頼性が向上する。
クジェットヘッドによれば、電極又は振動板の表面に設
けた絶縁性保護膜の表面層が半導体性を有するので、チ
ャージアップ現象を低減することができ、安定してイン
ク滴を吐出でき、信頼性が向上する。
【００４３】ここで、絶縁性保護膜の表面層に多価金属
イオンを拡散することで半導体性を持たせることによっ
て、容易に絶縁膜の表面層を半導体化することができ
る。絶縁性保護膜としては、シリコン酸化膜、窒化アル
ミ膜、窒化硼素膜などを用いるで容易に絶縁膜の表面層
を半導体化することができる。
イオンを拡散することで半導体性を持たせることによっ
て、容易に絶縁膜の表面層を半導体化することができ
る。絶縁性保護膜としては、シリコン酸化膜、窒化アル
ミ膜、窒化硼素膜などを用いるで容易に絶縁膜の表面層
を半導体化することができる。
【００４４】また、シリコン酸化膜の表面層に水素を１
０〜４０mol％含有させることで、容易にシリコン酸化
膜の表面層を半導体化することができる。さらに、シリ
コン酸化膜の表面層に水素を１０〜４０mol％含有さ
せ、更に多価金属イオンを拡散させることで、より表面
抵抗を低減させることができる。
０〜４０mol％含有させることで、容易にシリコン酸化
膜の表面層を半導体化することができる。さらに、シリ
コン酸化膜の表面層に水素を１０〜４０mol％含有さ
せ、更に多価金属イオンを拡散させることで、より表面
抵抗を低減させることができる。
【００４５】これらの場合、絶縁性保護膜の表面の抵抗
を１０6〜１０13Ω／ｃｍ□にすることで、チャージア
ップを効率的に低減することができる。
を１０6〜１０13Ω／ｃｍ□にすることで、チャージア
ップを効率的に低減することができる。
【図１】本発明に係るインクジェットヘッドの長手方向
の断面説明図
の断面説明図
【図２】同ヘッドの短手方向の断面説明図
１…振動板／液室基板、２…電極基板、３…ノズル板、
４…ノズル孔、６…液室、７…流体抵抗部、８…共通イ
ンク液室、１０…振動板、１５…電極、１６…ギャッ
プ、１７…絶縁性保護膜。
４…ノズル孔、６…液室、７…流体抵抗部、８…共通イ
ンク液室、１０…振動板、１５…電極、１６…ギャッ
プ、１７…絶縁性保護膜。
Claims (6)
- 【請求項１】 インク滴を吐出するノズル孔と、このノ
ズル孔が連通するインク流路と、このインク流路の壁面
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、前記振動板と電極との間の静電力で振動板を変位さ
せて前記ノズル孔からインク滴を吐出するインクジェッ
トヘッドにおいて、前記電極又は振動板の表面に設けた
絶縁性保護膜は表面層が半導体性を有することを特徴と
するインクジェットヘッド。 - 【請求項２】 請求項１に記載のインクジェットヘッド
において、前記絶縁性保護膜は表面層に多価金属イオン
が拡散されて半導体性を有していることを特徴とするイ
ンクジェットヘッド。 - 【請求項３】 請求項２に記載のインクジェットヘッド
において、前記絶縁性保護膜はシリコン酸化膜、窒化ア
ルミ膜又は窒化硼素膜であることを特徴とするインクジ
ェットヘッド。 - 【請求項４】 請求項１に記載のインクジェットヘッド
において、前記絶縁性保護膜はシリコン酸化膜の表面層
に水素を１０〜４０mol％含有させた膜であることを特
徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項５】 請求項１に記載のインクジェットヘッド
において、前記絶縁性保護膜はシリコン酸化膜の表面層
に水素を１０〜４０mol％含有させ、更に多価金属イオ
ンを拡散させた膜であることを特徴とするインクジェッ
トヘッド。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドにおいて、前記絶縁性保護膜の表面層
の抵抗が１０6〜１０13Ω／ｃｍ□の範囲内にあること
を特徴とするインクジェットヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21100599A JP2001030485A (ja) | 1999-07-26 | 1999-07-26 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21100599A JP2001030485A (ja) | 1999-07-26 | 1999-07-26 | インクジェットヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001030485A true JP2001030485A (ja) | 2001-02-06 |
| JP2001030485A5 JP2001030485A5 (ja) | 2006-03-09 |
Family
ID=16598761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21100599A Pending JP2001030485A (ja) | 1999-07-26 | 1999-07-26 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001030485A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8692266B2 (en) * | 2010-07-30 | 2014-04-08 | Optromax Electronics Co., Ltd | Circuit substrate structure |
-
1999
- 1999-07-26 JP JP21100599A patent/JP2001030485A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8692266B2 (en) * | 2010-07-30 | 2014-04-08 | Optromax Electronics Co., Ltd | Circuit substrate structure |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0671882A (ja) | インクジェットヘッド及びその製造方法 | |
| JPH04129745A (ja) | インクジェットヘッド | |
| JP4333724B2 (ja) | 液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法 | |
| JP2008055871A (ja) | 圧電体素子 | |
| JPH1134344A (ja) | インクジェットヘッドの製造方法 | |
| US6341847B1 (en) | Electrostatic inkjet head having an accurate gap between an electrode and a diaphragm and manufacturing method thereof | |
| JP4259554B2 (ja) | 液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法 | |
| JP2001030485A (ja) | インクジェットヘッド | |
| JP2001113701A (ja) | 静電型インクジェットヘッドおよびその製造方法 | |
| US6354696B1 (en) | Ink-jet head | |
| US6315394B1 (en) | Method of manufacturing a silicon substrate with a recess, an ink jet head manufacturing method, a silicon substrate with a recess, and an ink jet head | |
| JP2002046282A (ja) | 液滴吐出ヘッド及びマイクロアクチュエータ | |
| JP2000015804A (ja) | インクジェットヘッド及びその製造方法 | |
| JP4039799B2 (ja) | 液滴吐出ヘッド、画像形成装置及び液滴を吐出する装置 | |
| JP2007276307A (ja) | 液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法 | |
| JP4070175B2 (ja) | 液滴吐出ヘッド、インクジェット記録装置、画像形成装置、液滴を吐出する装置 | |
| JP2002160361A (ja) | 液滴吐出ヘッド | |
| JP2007059564A (ja) | 陽極接合装置及び陽極接合方法並びに液滴吐出ヘッドの製造方法 | |
| JP2007237417A (ja) | 静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド及びそれらの製造方法 | |
| JP2001030482A (ja) | インクジェットヘッド | |
| JP2001341306A (ja) | 画像形成用ヘッド、画像形成用ヘッドを用いた画像形成装置及び該ヘッドの製造方法 | |
| JP5929276B2 (ja) | ノズルプレートの製造方法、および液滴吐出ヘッドの製造方法 | |
| JP4307637B2 (ja) | インクジェットヘッド及び画像形成装置 | |
| JP2000168081A (ja) | インクジェットヘッド及びその製造方法 | |
| JP4100447B2 (ja) | 凹部を有するシリコン基板およびインクジェットヘッド |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041122 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060108 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070124 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070201 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20070328 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070831 |