JP2001260355A - Ink jet head and method of manufacture - Google Patents

Ink jet head and method of manufacture

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JP2001260355A
JP2001260355A JP2000078871A JP2000078871A JP2001260355A JP 2001260355 A JP2001260355 A JP 2001260355A JP 2000078871 A JP2000078871 A JP 2000078871A JP 2000078871 A JP2000078871 A JP 2000078871A JP 2001260355 A JP2001260355 A JP 2001260355A
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JP
Japan
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ink
nozzle opening
ink chamber
forming
silicon substrate
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JP2000078871A
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Kenichi Ono
健一 大野
Kenichiro Suzuki
健一郎 鈴木
Yuji Akimoto
裕二 秋本
Torahiko Kanda
虎彦 神田
Yasuhiro Otsuka
泰弘 大塚
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14459Matrix arrangement of the pressure chambers

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the reliability of a head and to increase the yield of component by eliminating the need for bonding a cover plate. SOLUTION: A pressure generating mechanism having a nozzle opening and an ink chamber communicating with the nozzle opening and applying a pressure to ink in the chamber is provided on the other side of the nozzle opening through a thin film substrate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はインク液滴を記録媒
体に飛翔させ、画像記録等を行うインクジェットヘッド
とその製造方法に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an ink jet head for performing image recording and the like by flying ink droplets onto a recording medium and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェットヘッドを構成する主要部
分は、インクが吐出するノズル開口部と、このノズル開
口部の下部に設けられ、インクに圧力を与えてインクを
吐出させるインクチャンバと、このインクチャンバにイ
ンクを供給するインクプールである。さらに、インクプ
ールとインクチャンバとの間には、インクの流路が設け
られる。
2. Description of the Related Art A main part of an ink jet head includes a nozzle opening for discharging ink, an ink chamber provided below the nozzle opening for applying pressure to the ink and discharging the ink, and an ink chamber. Is an ink pool that supplies ink to the ink pool. Further, an ink flow path is provided between the ink pool and the ink chamber.

【0003】インクチャンバには、インクの加圧機構が
設けられるが、加圧機構とインクチャンバとの間には、
インクチャンバの蓋板が介在する。
An ink pressurizing mechanism is provided in the ink chamber, and between the pressurizing mechanism and the ink chamber is provided.
A lid plate for the ink chamber is interposed.

【0004】従来の技術では、一つの基板にノズル開口
部およびインクチャンバを形成したものは、特開平9−
57981号公報、特開平4−312853号公報で開
示されている。これらはいずれも結晶板の一面にノズル
開口部が設けられ、ノズル開口部の下部に、例えば、テ
ーパ形状や釣り鐘形状の空間であるインクチャンバを持
つものである。また、特開平5−309835号公報、
特開平6−31914号公報では、インクチャンバおよ
びインクプールおよびインク流路を一つの基板に形成し
たものが開示されている。また、特開平6−21893
2号公報では、インクチャンバおよび蓋板を一つの基板
に形成したものが開示されている。
[0004] In the prior art, a single substrate in which a nozzle opening and an ink chamber are formed is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 5,798,811, and Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-312853. In each of these, a nozzle opening is provided on one surface of the crystal plate, and an ink chamber which is, for example, a tapered or bell-shaped space is provided below the nozzle opening. Also, JP-A-5-309835,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-31914 discloses an ink jet printer in which an ink chamber, an ink pool, and an ink flow path are formed on a single substrate. In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-21893
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-139,087 discloses an ink chamber and a cover plate formed on a single substrate.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このように従来技術で
は、ノズル開口部およびインクチャンバを一つの基板に
形成し、その後に、別の基板に形成したインクプールお
よびインクの供給路を接合したり、あるいは、インクチ
ャンバ、インクプールおよびインク流路を一つの基板に
形成し、その後に、別の基板に形成したノズルを接合し
たり、あるいは、インクチャンバおよび蓋板を一つの基
板に形成し、その後に、別の基板に形成したノズル開口
部を接合するなどの構造である。
As described above, in the prior art, the nozzle opening and the ink chamber are formed on one substrate, and thereafter, the ink pool and the ink supply path formed on another substrate are joined. Alternatively, the ink chamber, the ink pool and the ink flow path are formed on one substrate, and then the nozzles formed on another substrate are joined, or the ink chamber and the lid plate are formed on one substrate, After that, the nozzle opening formed on another substrate is joined.

【0006】このため、接合部分にピール(剥がれ)が
発生するなどして、空間の気密性が保てなくなる等の問
題が生じる。また、接合工程の分だけヘッドの精度およ
び生産性が低下する。
For this reason, there arises a problem that peeling (peeling) occurs at the joint portion, and the airtightness of the space cannot be maintained. In addition, the accuracy and productivity of the head are reduced by the amount of the joining process.

【0007】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、インクジェットヘッドを構成する主要部分であ
るノズル開口部およびインクチャンバおよび蓋板を一枚
の基板に設けることにより、ヘッドの信頼性や部品歩留
まりを向上し、生産性にも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。本発明は、ノズル開口部
の静電気による帯電を回避することができるインクジェ
ットヘッドを提供することを目的とする。
The present invention has been made in such a background, and the reliability of the head is improved by providing the nozzle opening, the ink chamber, and the cover plate, which are the main parts constituting the ink jet head, on a single substrate. It is an object of the present invention to provide an ink jet head having improved productivity and component yield, and also having excellent productivity. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an ink jet head capable of avoiding charging of a nozzle opening due to static electricity.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の第一の観点はイ
ンクジェットヘッドであって、本発明の構造の全般につ
いての特徴としては、基板に、インクが吐出するノズル
開口部と、このノズル開口部に連通して形成され充填さ
れたインクに圧力が与えられるインクチャンバとが設け
られ、 このインクチャンバのインクに圧力を与える圧
力発生機構が前記ノズル開口部の他面に設けられ、この
圧力発生機構は、薄膜化された基板を介して設けられる
ところにある。
A first aspect of the present invention is an ink jet head. The general features of the structure of the present invention include a nozzle opening for discharging ink on a substrate, and a nozzle opening. An ink chamber that is formed in communication with the ink chamber and that applies pressure to the filled ink; a pressure generating mechanism that applies pressure to the ink in the ink chamber is provided on the other surface of the nozzle opening; The mechanism is provided via a thinned substrate.

【0009】すなわち、本発明のインクジェットヘッド
は、基板にインクが噴出されるノズル開口部とこのノズ
ル開口部に連通して形成され充填されたインクに圧力が
与えられるインクチャンバとが設けられ、前記ノズル開
口部の他面に薄膜化された基板が残されることを特徴と
する。
That is, the ink jet head of the present invention is provided with a nozzle opening for ejecting ink to the substrate and an ink chamber formed in communication with the nozzle opening and for applying pressure to the filled ink. The thinned substrate is left on the other surface of the nozzle opening.

【0010】基板の一面に垂直方向にノズル開口部が設
けられ、このノズル開口部に連通して充填されたインク
に圧力が与えられるインクチャンバが設けられ、このイ
ンクチャンバは、ノズル開口部に対してテーパ状にその
断面が形成され、このインクチャンバの底面は、前記基
板に残った薄板で覆われている形状とする。
A nozzle opening is provided on one surface of the substrate in a vertical direction, and an ink chamber is provided in communication with the nozzle opening to apply pressure to the filled ink. The ink chamber is provided with respect to the nozzle opening. The cross section is formed in a tapered shape, and the bottom surface of the ink chamber is shaped to be covered with the thin plate remaining on the substrate.

【0011】さらに詳しくは、シリコン基板の[10
0]面に対して垂直方向にノズル開口部が設けられ、こ
のノズル開口部に連通して形成され充填されたインクに
圧力が与えられるインクチャンバが[111]面を含ん
だ壁面として設けられ、このシリコン基板の他面に残っ
たシリコン基板によりインクチャンバが覆われている。
More specifically, the silicon substrate [10]
A nozzle opening is provided in a direction perpendicular to the [0] plane, and an ink chamber formed in communication with the nozzle opening to apply pressure to the filled ink is provided as a wall surface including the [111] plane; The ink chamber is covered with the silicon substrate remaining on the other surface of the silicon substrate.

【0012】具体的構造としては、シリコン基板の一面
から垂直方向にノズル開口部が形成され、このノズル開
口部に連通して充填したインクに圧力が与えられるイン
クチャンバが設けられ、このインクチャンバの断面はエ
ッチングにより前記ノズル開口部に向かってテーパ状に
形成され、前記インクチャンバ底面は、エッチングに抵
抗して残った薄膜により覆われる。
As a specific structure, a nozzle opening is formed in a vertical direction from one surface of the silicon substrate, and an ink chamber communicating with the nozzle opening and applying pressure to the filled ink is provided. The cross section is formed in a tapered shape toward the nozzle opening by etching, and the bottom surface of the ink chamber is covered with a thin film remaining after resisting the etching.

【0013】前記薄膜は、スリット状のシリコンを酸化
することにより形成したり、エッチングに対して抵抗性
がある高濃度不純物拡散層で形成する。
The thin film is formed by oxidizing silicon in the form of a slit or a high-concentration impurity diffusion layer having resistance to etching.

【0014】あるいは、シリコン基板の一面にポリシリ
コン薄膜が積層され、このシリコン基板の他面から垂直
方向にノズル開口部が形成され、このノズル開口部に連
通して充填したインクに圧力が与えられるインクチャン
バが設けられ、このインクチャンバの断面はエッチング
により前記ノズル開口部に向かってテーパ状に形成さ
れ、前記インクチャンバ底面は、前記ポリシリコン薄膜
がエッチングに抵抗して残った薄膜により覆われる。
Alternatively, a polysilicon thin film is laminated on one surface of a silicon substrate, a nozzle opening is formed in a vertical direction from the other surface of the silicon substrate, and pressure is applied to the filled ink in communication with the nozzle opening. An ink chamber is provided, and a cross section of the ink chamber is formed in a tapered shape toward the nozzle opening by etching, and the bottom surface of the ink chamber is covered with a thin film remaining after the polysilicon thin film resists the etching.

【0015】あるいは、シリコン基板の一面に酸化シリ
コン膜を介してシリコン膜またはポリシリコン薄膜が積
層され、このシリコン基板の他面から垂直方向にノズル
開口部が形成され、このノズル開口部に連通して充填し
たインクに圧力が与えられるインクチャンバが設けら
れ、このインクチャンバの断面はエッチングにより前記
ノズル開口部に向かってテーパ状に形成され、前記イン
クチャンバ底面は、前記積層されたシリコン膜またはポ
リシリコン薄膜がエッチングに抵抗して残った薄膜によ
り覆われる。
Alternatively, a silicon film or a polysilicon thin film is laminated on one surface of a silicon substrate via a silicon oxide film, and a nozzle opening is formed vertically from the other surface of the silicon substrate, and communicates with the nozzle opening. An ink chamber is provided in which pressure is applied to the filled ink, the cross section of the ink chamber is formed in a tapered shape toward the nozzle opening by etching, and the bottom surface of the ink chamber is formed by the stacked silicon film or poly. The silicon thin film is covered by the thin film remaining after the etching.

【0016】これらの構造に対し、インクチャンバに隣
接してインク供給孔で連通し、インクチャンバにインク
を供給するインクプールが設けられることが望ましい。
It is desirable to provide an ink pool adjacent to the ink chamber through an ink supply hole for supplying ink to the ink chamber.

【0017】本発明の第二の観点はインクジェットヘッ
ドの製造方法であって、本発明の特徴とするところは、
シリコン基板の一面に高濃度不純物拡散層を形成する工
程と、前記シリコン基板表面に耐エッチングマスク膜を
形成する工程と、前記シリコン基板の一面のインクチャ
ンバが形成される箇所にエッチングのための開口を設け
る工程と、インクチャンバを前記一面から異方性エッチ
ングを行うことにより形成する工程と、形成されたイン
クチャンバの開口部を塞ぐ工程とを含むところにある。
A second aspect of the present invention relates to a method for manufacturing an ink jet head.
Forming a high-concentration impurity diffusion layer on one surface of the silicon substrate, forming an etching-resistant mask film on the surface of the silicon substrate, and forming an opening for etching on a surface of the silicon substrate where an ink chamber is formed; , Forming the ink chamber by performing anisotropic etching from the one surface, and closing the opening of the formed ink chamber.

【0018】インクチャンバを形成するための開口を設
ける工程は、周期的な溝を設ける工程であり、インクチ
ャンバの開口部を塞ぐ工程は、開口部に残ったシリコン
を酸化する工程を含む。
The step of providing an opening for forming the ink chamber is a step of providing a periodic groove, and the step of closing the opening of the ink chamber includes a step of oxidizing silicon remaining in the opening.

【0019】あるいは、シリコン基板の一面に高濃度不
純物拡散層を形成する工程と、前記シリコン基板表面に
耐エッチングマスク膜を形成する工程と、前記シリコン
基板の他面からノズル開口部を形成するとともに、ほぼ
インクチャンバを形成する深さまでドライエッチングで
開口を形成する工程と、前記ノズル開口部を通して、前
記高濃度不純物拡散層が他面に残るように異方性エッチ
ングを行うことによってインクチャンバを形成する工程
とを含む。
Alternatively, a step of forming a high concentration impurity diffusion layer on one surface of the silicon substrate, a step of forming an etching resistant mask film on the surface of the silicon substrate, and forming a nozzle opening from the other surface of the silicon substrate Forming an opening by dry etching to a depth substantially forming an ink chamber, and forming an ink chamber by performing anisotropic etching through the nozzle opening so that the high concentration impurity diffusion layer remains on the other surface. And a step of performing.

【0020】あるいは、シリコン基板の一面にポリシリ
コン膜を積層する工程と、このポリシリコン膜に高濃度
不純物拡散層を形成する工程と、前記シリンコン基板の
他面からノズル開口部を形成するとともに、ほぼインク
チャンバを形成する深さまでドライエッチングで開口を
形成する工程と、前記ノズル開口部を通して、前記ポリ
シリコン膜の高濃度不純物拡散層が他面に残るように異
方性エッチングを行ってインクチャンバを形成する工程
とを含む。
Alternatively, a step of laminating a polysilicon film on one surface of the silicon substrate, a step of forming a high-concentration impurity diffusion layer on the polysilicon film, and forming a nozzle opening from the other surface of the silicon substrate, Forming an opening by dry etching to a depth substantially forming an ink chamber; and performing anisotropic etching through the nozzle opening so that a high concentration impurity diffusion layer of the polysilicon film remains on the other surface. And forming a.

【0021】あるいは、シリコン基板の一面に酸化シリ
コン膜を介してシリコン膜またはポリシリコン膜を積層
する工程と、このシリコン膜またはポリシリコン膜およ
びシリコン基板の他面に高濃度不純物拡散層を形成する
工程と、前記シリコン基板の他面からノズル開口部を形
成するとともに、ほぼインクチャンバを形成する深さま
でドライエッチングで開口を形成する工程と、前記ノズ
ル開口部を通して、前記シリコン膜またはポリシリコン
膜の高濃度不純物拡散層が一面に残るように異方性エッ
チングを行ってインクチャンバを形成する工程とを含
む。
Alternatively, a step of laminating a silicon film or a polysilicon film on one surface of a silicon substrate via a silicon oxide film, and forming a high concentration impurity diffusion layer on the other surface of the silicon film or the polysilicon film and the other surface of the silicon substrate. Forming a nozzle opening from the other surface of the silicon substrate, and forming an opening by dry etching to a depth substantially forming an ink chamber; and forming the opening of the silicon film or the polysilicon film through the nozzle opening. Forming an ink chamber by performing anisotropic etching so that the high concentration impurity diffusion layer remains on one surface.

【0022】このときに、シリコン基板表面は[10
0]面方位であり、異方性エッチングは、インクチャン
バの壁面が[111]面となるように行われることが望
ましい。また、高濃度不純物拡散層は、高濃度ボロン拡
散層であることが望ましい。
At this time, the surface of the silicon substrate is [10
[0] plane orientation, and the anisotropic etching is desirably performed so that the wall surface of the ink chamber becomes the [111] plane. Further, the high concentration impurity diffusion layer is preferably a high concentration boron diffusion layer.

【0023】これにより、蓋板の接合を不要とし、ヘッ
ドの信頼性や部品歩留りを向上することができるインク
ジェットヘッドを実現することができる。また、ノズル
開口部に高濃度不純物拡散層による導電体層が形成され
る場合には、ワイピングなどによる摩擦に対して静電気
の帯電を回避する効果が生じる。
As a result, it is possible to realize an ink jet head which does not require the joining of the cover plate and can improve the reliability of the head and the yield of parts. Further, when a conductor layer is formed of a high-concentration impurity diffusion layer at the nozzle opening, an effect of avoiding electrostatic charge due to friction caused by wiping or the like is produced.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】(第一実施例)図1はインクジェ
ットヘッド全体を示す概略図であり、本発明のインクジ
ェットヘッドから、圧力を伝達するための薄膜を取り除
いた状態で、薄膜が存在していた側(ノズル開口が設け
られていない面側)から見た図である。つまり、図2に
おいて、A−A’断面を下から見た図である。図4は本
発明第一実施例のインクジェットヘッドの断面図であ
り、図3におけるC−C’断面を示す図である。ノズル
開口100が基板表面に設けられ、チャンバ101と連
通している。チャンバ101は4つの[111]面10
4から構成されており、その断面形状は四角形である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIG. 1 is a schematic view showing the whole of an ink jet head, in which a thin film for transmitting pressure is removed from the ink jet head of the present invention. FIG. 5 is a view as seen from the side where the nozzle opening is provided (the surface side where the nozzle opening is not provided). That is, FIG. 2 is a view of the AA ′ section viewed from below. FIG. 4 is a cross-sectional view of the ink jet head according to the first embodiment of the present invention, and is a view showing a cross section taken along line CC ′ in FIG. A nozzle opening 100 is provided on the surface of the substrate and communicates with the chamber 101. The chamber 101 has four [111] planes 10
4 and has a square cross-sectional shape.

【0025】基板表面の面方位が(100)の場合、
[111]面104を構成する面の方位は(−1−1−
1)、(−1−11)、(−111)、(−11−1)
である。基板表面の面方位が(010)の場合、[11
1]面104を構成する面の方位は(−1−1−1)、
(−1−11)、(1−11)、(1−1−1)であ
り、基板表面の面方位が(001)の場合は(−1−1
−1)、(1−1−1)、(11−1)、(−11−
1)となる。チャンバ101を構成する[111]面1
04は非常に平滑であるため、チャンバ101内での気
泡排出性やインク淀みに関しても何ら問題ない。
When the plane orientation of the substrate surface is (100),
The orientation of the plane constituting the [111] plane 104 is (-1-1-
1), (-1-11), (-111), (-11-1)
It is. When the plane orientation of the substrate surface is (010), [11
1] The orientation of the plane constituting the plane 104 is (−1-1-1),
(1-1-11), (1-11), and (1-1-1), and (-1-1) when the plane orientation of the substrate surface is (001).
-1), (1-1-1), (11-1), (-11-
1). [111] plane 1 constituting the chamber 101
Since 04 is very smooth, there is no problem with respect to bubble discharge property and ink stagnation in the chamber 101.

【0026】チャンバ101は、供給孔(図示せず)に
よってインクプール(図示せず)と接続されている。薄
膜105は高濃度ボロン拡散SiとSi酸化物またはS
i窒化物とが複合されたものである。接着剤などによる
接合を必要とせずに薄膜105を形成することができる
ので、工数の削減が可能であり、接着剤のはみ出しなど
に起因する気泡排出性の悪化等も生じない。
The chamber 101 is connected to an ink pool (not shown) by a supply hole (not shown). The thin film 105 is made of high-concentration boron-diffused Si and Si oxide or S
i-nitride. Since the thin film 105 can be formed without the need for bonding with an adhesive or the like, the number of steps can be reduced, and deterioration of air bubble discharge due to protrusion of the adhesive does not occur.

【0027】薄膜105上のチャンバの位置に、配線
(図示せず)された圧力発生機構107が配置されてい
る。インクタンク(図示せず)からインクプールにイン
クを供給する。圧電素子107に電圧を印加してインク
を飛翔させたところ、従来と同等の性能が得られること
が明らかになった。本実施例において、圧力発生機構に
は圧電素子を用いたが、インク加熱ヒータを薄膜に設け
ても同様の効果が得られる。
At a position of the chamber on the thin film 105, a pressure generating mechanism 107 wired (not shown) is disposed. Ink is supplied from an ink tank (not shown) to the ink pool. When a voltage was applied to the piezoelectric element 107 to cause the ink to fly, it was found that performance equivalent to that of the related art was obtained. In this embodiment, a piezoelectric element is used for the pressure generating mechanism. However, the same effect can be obtained by providing an ink heater on a thin film.

【0028】次に、図5に従い、本実施例のインクジェ
ットヘッドの製造方法について説明する。まず図5
(a)のような[100]面方位のSiウェハ1の両面
に、高濃度ボロン拡散層2を設ける(図5(b))。こ
こで、用いたSiウェハ1は300μm厚さであり、高
濃度ボロン拡散層2はいずれも10μm厚さである。
Next, a method of manufacturing the ink jet head of this embodiment will be described with reference to FIG. First, FIG.
As shown in FIG. 5A, a high-concentration boron diffusion layer 2 is provided on both sides of a Si wafer 1 having a [100] plane orientation (FIG. 5B). Here, the used Si wafer 1 has a thickness of 300 μm, and each of the high-concentration boron diffusion layers 2 has a thickness of 10 μm.

【0029】次に、図5(c)のようにSiウェハ1を
熱酸化し、ウェハ表面に耐エッチングマスク材となる酸
化シリコン膜3を2μm厚さで形成する。本実施例では
耐エッチングマスク材として酸化シリコン膜を使用する
が、窒化シリコン膜や金属膜など、Siエッチング液に
耐え得る膜であれば材質は問わず、酸化シリコン膜に限
定されるものではない。これは、今後述べる全ての実施
例においても同様である。
Next, as shown in FIG. 5C, the Si wafer 1 is thermally oxidized to form a silicon oxide film 3 having a thickness of 2 μm on the surface of the wafer as an etching resistant mask material. In this embodiment, a silicon oxide film is used as an etching resistant mask material, but the material is not limited to a silicon oxide film as long as the film can withstand a Si etchant, such as a silicon nitride film or a metal film. . This is the same in all the embodiments described below.

【0030】次に、前記Siウェハ1にレジストを塗布
し、ウェハ表面の所定の場所にノズル開口100、チャ
ンバ101となるべきレジストマスクパターンをフォト
リソグラフィ技術によって形成した後、緩衝フッ酸溶液
により酸化シリコン膜3をエッチングし、レジストを除
去すると、図5(d)のようなパターンが形成される。
この際、チャンバ101のパターンは、オリフラに対し
て45゜の傾きを持った細い溝パターンが複合したもの
である。パターンの幅は1μm、ピッチは11μmであ
る。なお、パターンである細い溝の形状は、溝からエッ
チング液が入り込み、内部を刳り抜くようにエッチング
できて且つ数μmオーダーの梁を残せるものであれば、
ストレート形状でなく、V字形状でも構わない。この
後、チャンバ101を形成するための開口と、ノズル開
口100をSiドライエッチングにより形成する(図5
(e))。
Next, a resist is applied to the Si wafer 1 and a resist mask pattern to be the nozzle opening 100 and the chamber 101 is formed at a predetermined position on the wafer surface by photolithography, and then oxidized by a buffered hydrofluoric acid solution. When the silicon film 3 is etched and the resist is removed, a pattern as shown in FIG. 5D is formed.
At this time, the pattern of the chamber 101 is a composite of a thin groove pattern having an inclination of 45 ° with respect to the orientation flat. The width of the pattern is 1 μm and the pitch is 11 μm. In addition, the shape of the narrow groove which is a pattern is such that the etching solution can enter from the groove and can be etched so as to hollow out the inside, and a beam of several μm order can be left.
The shape may be V-shaped instead of straight. Thereafter, an opening for forming the chamber 101 and a nozzle opening 100 are formed by Si dry etching (FIG. 5).
(E)).

【0031】次に、Si異方性ウェットエッチングによ
り[111]結晶面でチャンバ101を、図5(f)に
示すように形成する。エッチングは、約100℃に加熱
したエチレンジアミン・ピロカテコール・ウォーター
(EPW)中で行う。異方性ウェットエッチング終了時
には、チャンバ101上には幅10μmの梁が1μmの
隙間を挟んで並んでいる。
Next, a chamber 101 is formed on the [111] crystal plane by Si anisotropic wet etching as shown in FIG. The etching is performed in ethylenediamine pyrocatechol water (EPW) heated to about 100 ° C. At the end of the anisotropic wet etching, beams having a width of 10 μm are arranged on the chamber 101 with a 1 μm gap therebetween.

【0032】次に、フッ酸溶液を用いて酸化シリコン膜
3を除去し(図5(g))、H:O=1:1雰囲気
中で、1100℃で3H程度加熱し、Siウェハ1を再
度熱酸化する(図5(h))。この熱酸化で新たにSi
ウェハ上に形成された熱酸化膜によって、チャンバ10
1上に並ぶ梁と梁間の隙間(1μm)が埋め込まれる。
Next, the silicon oxide film 3 is removed using a hydrofluoric acid solution (FIG. 5 (g)), and heated at 1100 ° C. for about 3 H in an atmosphere of H 2 : O 2 = 1: 1, and the Si wafer is heated. 1 is again thermally oxidized (FIG. 5 (h)). With this thermal oxidation, Si
Due to the thermal oxide film formed on the wafer, the chamber 10
The gap (1 μm) between the beams arranged on the top of the beam 1 is buried.

【0033】最後に圧電素子(図示せず)を所定の場所
に配置して配線し、供給路(図示せず)を介してインク
タンク(図示せず)と接続してインクジェットヘッドが
完成する。
Finally, a piezoelectric element (not shown) is arranged and wired at a predetermined location, and connected to an ink tank (not shown) via a supply path (not shown) to complete an ink jet head.

【0034】(第二実施例)図6は本発明第二実施例の
インクジェットヘッドの断面図であり、図3におけるC
−C’断面を示す図である。ノズル開口200が基板表
面に設けられ、チャンバ201と連通している。チャン
バ201は4つの[111]面204から構成されてお
り、その断面形状は四角形である。
(Second Embodiment) FIG. 6 is a sectional view of an ink jet head according to a second embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the -C 'cross section. A nozzle opening 200 is provided on the substrate surface and communicates with the chamber 201. The chamber 201 is composed of four [111] planes 204, and has a square cross section.

【0035】基板表面の面方位が(100)の場合、
[111]面204を構成する面の方位は(−1−1−
1)、(−1−11)、(−111)、(−11−1)
である。基板表面の面方位が(010)の場合、[11
1]面204を構成する面の方位は(−1−1−1)、
(−1−11)、(1−11)、(1−1−1)であ
り、基板表面の面方位が(001)の場合は(−1−1
−1)、(1−1−1)、(11−1)、(−11−
1)となる。チャンバ201を構成する[111]面2
04は非常に平滑であるため、チャンバ201内での気
泡排出性やインク淀みに関しても何ら問題ない。チャン
バ201は、供給孔(図示せず)によってインクプール
(図示せず)と接続されている。
When the plane orientation of the substrate surface is (100),
The orientation of the plane constituting the [111] plane 204 is (-1-1-
1), (-1-11), (-111), (-11-1)
It is. When the plane orientation of the substrate surface is (010), [11
1] The orientation of the plane constituting the plane 204 is (-1-1-1),
(1-1-11), (1-11), and (1-1-1), and (-1-1) when the plane orientation of the substrate surface is (001).
-1), (1-1-1), (11-1), (-11-
1). [111] plane 2 constituting the chamber 201
Since 04 is very smooth, there is no problem with respect to the bubble discharging property and ink stagnation in the chamber 201. The chamber 201 is connected to an ink pool (not shown) by a supply hole (not shown).

【0036】エッチストップ層として設けた高濃度ボロ
ン拡散層202を、圧力を伝達するための薄膜として用
いる。接着剤などによる接合を必要とせずに薄膜を形成
することができるので、工数の削減が可能であり、接着
剤のはみ出しなどに起因する気泡排出性の悪化等も生じ
ない。
The high-concentration boron diffusion layer 202 provided as an etch stop layer is used as a thin film for transmitting pressure. Since a thin film can be formed without the need for bonding with an adhesive or the like, the number of steps can be reduced, and there is no deterioration in bubble discharge due to the protrusion of the adhesive.

【0037】高濃度ボロン拡散層202上のチャンバの
位置に、配線(図示せず)された圧力発生機構207が
配置されている。インクタンク(図示せず)からインク
プールにインクを供給する。圧力発生機構207に電圧
を印加してインクを飛翔させたところ、従来と同等の性
能が得られることが明らかになった。本実施例におい
て、圧力発生機構には圧電素子を用いたが、インク加熱
ヒータを薄膜に設けても同様の効果が得られる。
At a position of the chamber on the high-concentration boron diffusion layer 202, a pressure generating mechanism 207 wired (not shown) is disposed. Ink is supplied from an ink tank (not shown) to the ink pool. When a voltage was applied to the pressure generating mechanism 207 to cause the ink to fly, it was found that performance equivalent to that of the related art could be obtained. In this embodiment, a piezoelectric element is used for the pressure generating mechanism. However, the same effect can be obtained by providing an ink heater on a thin film.

【0038】次に、図7に示すポリSi振動板ヘッドの
製造方法を図8を参照して説明する。図8は、図3にお
けるC−C’断面の形状を示す。まず、図8(a)のよ
うな[100]面方位のSiウェハ1の片面に、ポリシ
リコン311を堆積する(図8(b))。ここで、用い
たSiウェハ1は300μm厚さであり、ポリシリコン
311は15μm厚さである。
Next, a method of manufacturing the poly-Si diaphragm head shown in FIG. 7 will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows a cross-sectional shape taken along the line CC ′ in FIG. First, polysilicon 311 is deposited on one surface of a Si wafer 1 having a [100] plane orientation as shown in FIG. 8A (FIG. 8B). Here, the used Si wafer 1 has a thickness of 300 μm, and the polysilicon 311 has a thickness of 15 μm.

【0039】次に、図8(c)のように、Siウェハ1
の両面に高濃度ボロン拡散層2及び312を10μm厚
さで設ける。図8(d)のようにSiウェハ1を熱酸化
し、ウェハ表面に耐エッチングマスク材となる酸化シリ
コン膜3を2μm厚さで形成する。
Next, as shown in FIG.
The high concentration boron diffusion layers 2 and 312 are provided with a thickness of 10 μm on both surfaces. As shown in FIG. 8D, the Si wafer 1 is thermally oxidized, and a silicon oxide film 3 serving as an etching-resistant mask material is formed on the wafer surface with a thickness of 2 μm.

【0040】次に、前記Siウェハ1にレジストを塗布
し、ウェハ表面の所定の場所にノズル開口300となる
べきレジストマスクパターンをフォトリソグラフィ技術
によって形成した後、緩衝フッ酸溶液により酸化シリコ
ン膜3をエッチングし、レジストを除去すると、図8
(e)のようなパターンが形成される。
Next, a resist is applied to the Si wafer 1 and a resist mask pattern to be the nozzle opening 300 is formed at a predetermined position on the wafer surface by photolithography, and then the silicon oxide film 3 is buffered with a hydrofluoric acid solution. Is etched to remove the resist, FIG.
A pattern as shown in (e) is formed.

【0041】この後、ノズル開口300をSiドライエ
ッチングにより形成する(図8(f))。このとき、図
8(i)に示すようなチャンバ301を形成するために
は以下の式を満たす寸法でなくてはならない。ノズル開
口寸法をd、ドライエッチ開口深さ(酸化シリコン膜/
高濃度ボロン拡散層総厚さを除く)をde、基板厚さを
t、高濃度ボロン拡散層総厚さをbとした場合、 de+1/2・d・tan54.7゜>t−b 本実施例ではd=30μm、de=270μmとした。
Thereafter, a nozzle opening 300 is formed by Si dry etching (FIG. 8F). At this time, in order to form the chamber 301 as shown in FIG. 8 (i), the dimensions must satisfy the following equation. The nozzle opening size is d, the dry etching opening depth (silicon oxide film /
When de is excluding the total thickness of the high-concentration boron diffusion layer), t is the substrate thickness, and b is the total thickness of the high-concentration boron diffusion layer, de + / · d · tan 54.7 ゜> t−b In the example, d = 30 μm and de = 270 μm.

【0042】次に、約100℃に加熱したエチレンジア
ミン・ピロカテコール・ウォーター(EPW)を用いて
Si異方性ウェットエッチングを行うと、図8(g)に
示すように[111]結晶面で囲まれた空間が得られ
る。この空間の底部はポリシリコン311まで到達して
いる。引き続き異方性ウェットエッチングを行うと、ポ
リシリコン311は結晶方位を持っていないために横方
向に広がるエッチングが行われる。それに伴って現れる
突起部分が選択的にエッチングされ(図8(h))、遂
には突起のない平坦な[111]面が現れる(図8
(i))。
Next, when Si anisotropic wet etching is performed using ethylenediamine pyrocatechol water (EPW) heated to about 100 ° C., as shown in FIG. Space is obtained. The bottom of this space reaches the polysilicon 311. Subsequently, when the anisotropic wet etching is performed, since the polysilicon 311 does not have a crystal orientation, etching that spreads in the lateral direction is performed. The protrusions appearing with this are selectively etched (FIG. 8 (h)), and finally a flat [111] plane without protrusions appears (FIG. 8 (h)).
(I)).

【0043】最後に、フッ酸溶液を用いて酸化シリコン
膜3を除去し(図8(j))、圧電素子(図示せず)を
所定の場所に配置して配線し、供給路(図示せず)を介
してインクタンク(図示せず)と接続してインクジェッ
トヘッドが完成する。
Finally, the silicon oxide film 3 is removed using a hydrofluoric acid solution (FIG. 8 (j)), and a piezoelectric element (not shown) is arranged at a predetermined place and wired, and a supply path (not shown) is provided. ) And an ink tank (not shown) to complete the ink jet head.

【0044】次に、図9に示すSOIヘッドの製造方法
を図10を参照して説明する。図10は、図3における
C−C’断面の形状を示す。まず、図10(a)のよう
な[100]面方位のSOIウェハ10の両面に、高濃
度ボロン拡散層2を設ける(図10(b))。ここで、
用いたSOIウェハ10は、一方が300μm厚さ(t
1)、他方が10μm厚さ(t2)であり、5μmのS
iO層412を介して接合されている。高濃度ボロン
拡散層2はいずれも10μm厚さである。
Next, a method of manufacturing the SOI head shown in FIG. 9 will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows a cross section taken along the line CC ′ in FIG. First, the high-concentration boron diffusion layers 2 are provided on both sides of the SOI wafer 10 having the [100] plane orientation as shown in FIG. 10A (FIG. 10B). here,
One of the used SOI wafers 10 has a thickness of 300 μm (t
1) The other is 10 μm thick (t2) and 5 μm S
They are joined via an iO 2 layer 412. Each of the high-concentration boron diffusion layers 2 has a thickness of 10 μm.

【0045】次に、図10(c)のようにSOIウェハ
10の全面に耐エッチングマスク材となる窒化シリコン
膜4を0.5μm厚さで形成する。前記SOIウェハ1
0にレジストを塗布し、ウェハ表面の所定の場所にノズ
ル開口400となるべきレジストマスクパターンをフォ
トリソグラフィ技術によって形成した後、ドライエッチ
ングにより窒化シリコン膜4をエッチングし、レジスト
を除去すると、図10(d)のようなパターンが形成さ
れる。
Next, as shown in FIG. 10C, a silicon nitride film 4 serving as an etching resistant mask material is formed on the entire surface of the SOI wafer 10 to a thickness of 0.5 μm. The SOI wafer 1
After applying a resist to the substrate 0 and forming a resist mask pattern to be a nozzle opening 400 at a predetermined position on the wafer surface by photolithography, the silicon nitride film 4 is etched by dry etching to remove the resist. A pattern as shown in (d) is formed.

【0046】この後、ノズル開口400をSiドライエ
ッチングにより形成する(図10(e))。この時、図
10(i)に示すようなチャンバ401を形成するため
には以下の式を満たす寸法でなくてはならない。ノズル
開口寸法をd、ドライエッチ開口深さ(酸化シリコン膜
/高濃度ボロン拡散層総厚さを除く)をde、ノズル開
口を形成する側の基板厚さをt1、ノズル開口を形成す
る側の基板に設けた高濃度ボロン拡散層厚さをbとした
場合、 de+1/2・d・tan54.7゜>t1−b 本実施例ではd=30μm、de=270μmとした。
Thereafter, a nozzle opening 400 is formed by Si dry etching (FIG. 10E). At this time, in order to form the chamber 401 as shown in FIG. 10 (i), the dimensions must satisfy the following equation. The nozzle opening dimension is d, the dry etch opening depth (excluding the total thickness of the silicon oxide film / high-concentration boron diffusion layer) is de, the substrate thickness on the side where the nozzle opening is formed is t1, and the side on which the nozzle opening is formed. When the thickness of the high-concentration boron diffusion layer provided on the substrate is b, de + / · d · tan 54.7 ゜> t1-b In this embodiment, d = 30 μm and de = 270 μm.

【0047】次に、約100℃に加熱したエチレンジア
ミン・ピロカテコール・ウォーター(EPW)を用いて
Si異方性ウェットエッチングを行うと、図10(f)
に示すように[111]結晶面で囲まれた空間が得られ
る。この空間の底部はSiO 層412まで到達してい
る。ここでエッチング液をフッ酸溶液に変更してエッチ
ングを行うと、SiO層412が横方向に広がるエッ
チングが行われる(図10(g))。
Next, ethylene dia heated to about 100 ° C.
Using Min Pyrocatechol Water (EPW)
When the Si anisotropic wet etching is performed, FIG.
As shown in the figure, a space surrounded by the [111] crystal plane is obtained.
You. The bottom of this space is SiO 2Has reached layer 412
You. Change the etchant to hydrofluoric acid solution and etch
Is performed, SiO2Layer 412 has a laterally extending edge.
Ching is performed (FIG. 10 (g)).

【0048】時間管理により求めるチャンバ底面積まで
エッチングを行った後、再度エッチング液を約100℃
に加熱したエチレンジアミン・ピロカテコール・ウォー
ター(EPW)に変更して異方性ウェットエッチングを
行うと、SiO層412がエッチングされたことに起
因して現れた突起部分が選択的にエッチングされ(図1
0(h))、遂には突起のない平坦な[111]面が現
れる(図10(i))。
After etching to the chamber bottom area required by time management, the etching solution is again heated to about 100 ° C.
When the anisotropic wet etching is performed by changing to ethylenediamine pyrocatechol water (EPW) heated to a low temperature, the protrusions appearing due to the etching of the SiO 2 layer 412 are selectively etched (FIG. 1
0 (h)), and finally a flat [111] plane without protrusions appears (FIG. 10 (i)).

【0049】最後に、リン酸溶液を用いて窒化シリコン
膜4を除去し(図10(j))、圧電素子(図示せず)
を所定の場所に配置して配線し、供給路(図示せず)を
介してインクタンク(図示せず)と接続してインクジェ
ットヘッドが完成する。また、高濃度ボロン拡散層2に
は導電性があり、ノズル開口400のワイピングなどの
際に、静電気による帯電が回避できる。
Finally, the silicon nitride film 4 is removed using a phosphoric acid solution (FIG. 10 (j)), and a piezoelectric element (not shown)
Are arranged at predetermined locations and wired, and connected to an ink tank (not shown) via a supply path (not shown) to complete an ink jet head. In addition, the high-concentration boron diffusion layer 2 is conductive, and can avoid charging due to static electricity when wiping the nozzle opening 400 or the like.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
蓋板の接合を不要とし、ヘッドの信頼性や部品歩留りを
向上することができる。ノズル開口部の静電気による帯
電を回避することができる。
As described above, according to the present invention,
This eliminates the need for joining the cover plate, thereby improving the reliability of the head and the yield of parts. Electrostatic charging of the nozzle opening due to static electricity can be avoided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明実施例のインクジェットヘッドの全体構
成を示す概略図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明実施例のインクジェットヘッドの断面
図。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the inkjet head according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明実施例のインクジェットヘッドの部分拡
大図。
FIG. 3 is a partially enlarged view of the inkjet head according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明第一実施例のインクジェットヘッドの断
面図。
FIG. 4 is a sectional view of the inkjet head according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明第一実施例のインクジェットヘッドの製
造工程を説明するための図。
FIG. 5 is a diagram for explaining a manufacturing process of the inkjet head according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明第二実施例のインクジェットヘッドの断
面図。
FIG. 6 is a sectional view of an inkjet head according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明実施例のポリシリコン振動板ヘッドの断
面図。
FIG. 7 is a sectional view of a polysilicon diaphragm head according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明実施例のポリシリコン振動板ヘッドの製
造工程を説明するための図。
FIG. 8 is a diagram for explaining a manufacturing process of the polysilicon diaphragm head according to the embodiment of the present invention.

【図9】本発明実施例のSOIヘッドの断面図。FIG. 9 is a sectional view of an SOI head according to the embodiment of the present invention.

【図10】本発明実施例のSOIヘッドの製造工程を説
明するための図。
FIG. 10 is a diagram for explaining a manufacturing process of the SOI head according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Siウェハ 2、102、202、402 高濃度ボロン拡散層 3 酸化シリコン膜 4 窒化シリコン膜 10 SIOウェハ 100、200、300、400 ノズル開口 101、201、301、401 チャンバ 103 酸化膜 104、204、304、404 [111]面 105 薄膜 107、207、307、407 圧力発生機構 311 ポリシリコン 312 高濃度ボロン拡散層(ポリSi) 412 SiODESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Si wafer 2, 102, 202, 402 High concentration boron diffusion layer 3 Silicon oxide film 4 Silicon nitride film 10 SIO wafer 100, 200, 300, 400 Nozzle opening 101, 201, 301, 401 Chamber 103 Oxide film 104, 204, 304, 404 [111] plane 105 Thin film 107, 207, 307, 407 Pressure generating mechanism 311 Polysilicon 312 High concentration boron diffusion layer (poly Si) 412 SiO 2 layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋本 裕二 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 神田 虎彦 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 大塚 泰弘 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 Fターム(参考) 2C057 AF93 AG12 AG44 AP02 AP32 AP34 AP56 AP58 BA04 BA14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yuji Akimoto 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo Inside NEC Corporation (72) Inventor Torahiko Kanda 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo Japan Inside Electric Co., Ltd. (72) Inventor Yasuhiro Otsuka 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation F-term (reference) 2C057 AF93 AG12 AG44 AP02 AP32 AP34 AP56 AP58 BA04 BA14

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板に、インクが吐出するノズル開口部
と、このノズル開口部に連通して形成され充填されたイ
ンクに圧力が与えられるインクチャンバとが設けられ、 このインクチャンバのインクに圧力を与える圧力発生機
構が前記ノズル開口部の他面に設けられ、この圧力発生
機構は、薄膜化された基板を介して設けられることを特
徴とするインクジェットヘッド。
A substrate is provided with a nozzle opening for discharging ink and an ink chamber formed in communication with the nozzle opening to apply pressure to the filled ink. The ink jet head is characterized in that a pressure generating mechanism for providing pressure is provided on the other surface of the nozzle opening, and the pressure generating mechanism is provided via a thinned substrate.
【請求項2】 基板に、インクが噴出されるノズル開口
部と、このノズル開口部に連通して形成され充填された
インクに圧力が与えられるインクチャンバとが設けら
れ、 前記ノズル開口部の他面に薄膜化された基板が残された
ことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. A substrate, comprising: a nozzle opening from which ink is ejected; and an ink chamber formed in communication with the nozzle opening to apply pressure to the filled ink. An ink jet head, characterized in that a thinned substrate is left on the surface.
【請求項3】 基板の一面に垂直方向にノズル開口部が
設けられ、このノズル開口部に連通して充填されたイン
クに圧力が与えられるインクチャンバが設けられ、 このインクチャンバは、ノズル開口部に対してテーパ状
にその断面が形成され、このインクチャンバの底面は、
前記基板に残った薄板で覆われたことを特徴とするイン
クジェットヘッド。
3. A nozzle opening is provided on one surface of the substrate in a vertical direction, and an ink chamber is provided in communication with the nozzle opening to apply pressure to the filled ink, and the ink chamber has a nozzle opening. The cross section is formed in a tapered shape with respect to the bottom surface of the ink chamber.
An ink jet head covered with a thin plate remaining on the substrate.
【請求項4】 シリコン基板の[100]面に対して垂
直方向にノズル開口部が設けられ、このノズル開口部に
連通して形成され充填されたインクに圧力が与えられる
インクチャンバが[111]面を含んだ壁面として設け
られ、 このシリコン基板の他面に残ったシリコン基板によりイ
ンクチャンバが覆われたことを特徴とするインクジェッ
トヘッド。
4. A nozzle opening is provided in a direction perpendicular to a [100] plane of a silicon substrate, and an ink chamber formed in communication with the nozzle opening and applying pressure to filled ink is [111]. An ink jet head provided as a wall surface including a surface, wherein the ink chamber is covered by a silicon substrate remaining on the other surface of the silicon substrate.
【請求項5】 シリコン基板の一面から垂直方向にノズ
ル開口部が形成され、このノズル開口部に連通して充填
したインクに圧力が与えられるインクチャンバが設けら
れ、 このインクチャンバの断面はエッチングにより前記ノズ
ル開口部に向かってテーパ状に形成され、 前記インクチャンバ底面は、エッチングに抵抗して残っ
た薄膜により覆われたことを特徴とするインクジェット
ヘッド。
5. A nozzle opening is formed in a vertical direction from one surface of a silicon substrate, and an ink chamber is provided in communication with the nozzle opening to apply pressure to the filled ink, and a cross section of the ink chamber is formed by etching. An ink jet head formed in a tapered shape toward the nozzle opening, wherein the bottom surface of the ink chamber is covered with a thin film remaining after resisting etching.
【請求項6】 前記薄膜は、スリット状のシリコンが酸
化されることにより形成された請求項5記載のインクジ
ェットヘッド。
6. The ink jet head according to claim 5, wherein the thin film is formed by oxidizing slit-like silicon.
【請求項7】 前記薄膜は、エッチングに対して抵抗性
がある高濃度不純物拡散層で形成された請求項5記載の
インクジェットヘッド。
7. The ink jet head according to claim 5, wherein said thin film is formed of a high-concentration impurity diffusion layer having resistance to etching.
【請求項8】 シリコン基板の一面にポリシリコン薄膜
が積層され、 このシリコン基板の他面から垂直方向にノズル開口部が
形成され、このノズル開口部に連通して充填したインク
に圧力が与えられるインクチャンバが設けられ、 このインクチャンバの断面はエッチングにより前記ノズ
ル開口部に向かってテーパ状に形成され、 前記インクチャンバ底面は、前記ポリシリコン薄膜がエ
ッチングに抵抗して残った薄膜により覆われたことを特
徴とするインクジェットヘッド。
8. A polysilicon thin film is laminated on one surface of a silicon substrate, a nozzle opening is formed vertically from the other surface of the silicon substrate, and pressure is applied to the filled ink in communication with the nozzle opening. An ink chamber is provided, a cross section of the ink chamber is formed in a tapered shape toward the nozzle opening by etching, and a bottom surface of the ink chamber is covered with a thin film in which the polysilicon thin film has resisted etching. An ink jet head, characterized in that:
【請求項9】 シリコン基板の一面に酸化シリコン膜を
介してシリコン膜またはポリシリコン薄膜が積層され、 このシリコン基板の他面から垂直方向にノズル開口部が
形成され、このノズル開口部に連通して充填したインク
に圧力が与えられるインクチャンバが設けられ、 このインクチャンバの断面はエッチングにより前記ノズ
ル開口部に向かってテーパ状に形成され、 前記インクチャンバ底面は、前記積層されたシリコン膜
またはポリシリコン薄膜がエッチングに抵抗して残った
薄膜により覆われたことを特徴とするインクジェットヘ
ッド。
9. A silicon film or a polysilicon thin film is laminated on one surface of a silicon substrate via a silicon oxide film, and a nozzle opening is formed in a vertical direction from the other surface of the silicon substrate, and communicates with the nozzle opening. An ink chamber for applying pressure to the filled ink, a cross section of the ink chamber is formed in a tapered shape toward the nozzle opening by etching, and a bottom surface of the ink chamber is formed by the laminated silicon film or poly. An ink jet head, wherein a silicon thin film is covered with a thin film remaining after etching.
【請求項10】 インクチャンバに隣接してインク供給
孔で連通し、インクチャンバにインクを供給するインク
プールが設けられた請求項4ないし9のいずれか記載の
インクジェットヘッド。
10. The ink jet head according to claim 4, wherein an ink pool is provided adjacent to the ink chamber through an ink supply hole and supplies ink to the ink chamber.
【請求項11】 シリコン基板の一面に高濃度不純物拡
散層を形成する工程と、 前記シリコン基板表面に耐エッチングマスク膜を形成す
る工程と、 前記シリコン基板の一面のインクチャンバが形成される
箇所にエッチングのための開口部を設ける工程と、 インクチャンバを前記一面から異方性エッチングを行う
ことにより形成する工程と、 形成されたインクチャンバの開口部を塞ぐ工程とを含む
ことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
11. A step of forming a high-concentration impurity diffusion layer on one surface of a silicon substrate, a step of forming an etching-resistant mask film on the surface of the silicon substrate, and a step of forming an ink chamber on one surface of the silicon substrate. An ink jet process comprising: providing an opening for etching; forming an ink chamber by performing anisotropic etching from the one surface; and closing the opening of the formed ink chamber. Head manufacturing method.
【請求項12】 インクチャンバを形成するための開口
部を設ける工程は、周期的な溝を設ける工程である請求
項11記載のインクジェットヘッドの製造方法。
12. The method for manufacturing an ink jet head according to claim 11, wherein the step of providing an opening for forming an ink chamber is a step of providing a periodic groove.
【請求項13】 インクチャンバの開口部を塞ぐ工程
は、開口部に残ったシリコンを酸化する工程を含む請求
項12記載のインクジェットヘッドの製造方法。
13. The method according to claim 12, wherein the step of closing the opening of the ink chamber includes the step of oxidizing silicon remaining in the opening.
【請求項14】 シリコン基板の一面に高濃度不純物拡
散層を形成する工程と、 前記シリコン基板表面に耐エッチングマスク膜を形成す
る工程と、 前記シリコン基板の他面からノズル開口部を形成すると
ともに、ほぼインクチャンバを形成する深さまでドライ
エッチングで開口を形成する工程と、 前記ノズル開口部を通して、前記高濃度不純物拡散層が
他面に残るように異方性エッチングを行うことによって
インクチャンバを形成する工程とを含むことを特徴とす
るインクジェットヘッドの製造方法。
14. A step of forming a high-concentration impurity diffusion layer on one surface of a silicon substrate, a step of forming an etching-resistant mask film on the surface of the silicon substrate, and forming a nozzle opening from the other surface of the silicon substrate. Forming an opening by dry etching to a depth substantially forming an ink chamber; and forming an ink chamber by performing anisotropic etching through the nozzle opening so that the high concentration impurity diffusion layer remains on the other surface. A method of manufacturing an ink jet head.
【請求項15】 シリコン基板の一面にポリシリコン膜
を積層する工程と、 このポリシリコン膜に高濃度不純物拡散層を形成する工
程と、 前記シリンコン基板の他面からノズル開口部を形成する
とともに、ほぼインクチャンバを形成する深さまでドラ
イエッチングで開口を形成する工程と、 前記ノズル開口部を通して、前記ポリシリコン膜の高濃
度不純物拡散層が他面に残るように異方性エッチングを
行ってインクチャンバを形成する工程とを含むことを特
徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
15. A step of laminating a polysilicon film on one surface of a silicon substrate, a step of forming a high-concentration impurity diffusion layer on the polysilicon film, and forming a nozzle opening from the other surface of the silicon substrate. Forming an opening by dry etching to a depth substantially forming an ink chamber; and performing anisotropic etching through the nozzle opening so that a high concentration impurity diffusion layer of the polysilicon film remains on another surface. Forming an ink jet head.
【請求項16】 シリコン基板の一面に酸化シリコン膜
を介してシリコン膜またはポリシリコン膜を積層する工
程と、 このシリコン膜またはポリシリコン膜およびシリコン基
板の他面に高濃度不純物拡散層を形成する工程と、 前記シリコン基板の他面からノズル開口部を形成すると
ともに、ほぼインクチャンバを形成する深さまでドライ
エッチングで開口を形成する工程と、 前記ノズル開口部を通して、前記シリコン膜またはポリ
シリコン膜の高濃度不純物拡散層が一面に残るように異
方性エッチングを行ってインクチャンバを形成する工程
とを含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造
方法。
16. A step of laminating a silicon film or a polysilicon film on one surface of a silicon substrate via a silicon oxide film, and forming a high-concentration impurity diffusion layer on the other surface of the silicon film or the polysilicon film and the other surface of the silicon substrate. Forming a nozzle opening from the other surface of the silicon substrate, and forming an opening by dry etching to a depth substantially forming an ink chamber; and forming the opening of the silicon film or the polysilicon film through the nozzle opening. Forming an ink chamber by performing anisotropic etching so that the high concentration impurity diffusion layer remains on one surface.
【請求項17】 シリコン基板表面は[100]面方位
であり、異方性エッチングは、インクチャンバの壁面が
[111]面となるように行われる請求項11ないし1
6のいずれか記載のインクジェットヘッドの製造方法。
17. The silicon substrate surface has a [100] plane orientation, and the anisotropic etching is performed such that a wall surface of the ink chamber is a [111] plane.
7. The method for manufacturing an inkjet head according to any one of 6.
【請求項18】 高濃度不純物拡散層は、高濃度ボロン
拡散層である請求項11ないし17のいずれか記載のイ
ンクジェットヘッドの製造方法。
18. The method according to claim 11, wherein the high concentration impurity diffusion layer is a high concentration boron diffusion layer.
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