JP2002029060A - Ink jet head and its manufacturing method - Google Patents

Ink jet head and its manufacturing method

Info

Publication number
JP2002029060A
JP2002029060A JP2000216245A JP2000216245A JP2002029060A JP 2002029060 A JP2002029060 A JP 2002029060A JP 2000216245 A JP2000216245 A JP 2000216245A JP 2000216245 A JP2000216245 A JP 2000216245A JP 2002029060 A JP2002029060 A JP 2002029060A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
substrate
diaphragm
manufacturing
ink jet
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
Application number
JP2000216245A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichiro Miyaguchi
耀一郎 宮口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2000216245A priority Critical patent/JP2002029060A/en
Publication of JP2002029060A publication Critical patent/JP2002029060A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent costs of a head from increasing. SOLUTION: A diaphragm film 23 is formed via an interposing film 22 to an optical polishing substrate 21. The optical polishing substrate 21 is released after joining a second glass substrate 3.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はインクジェットヘッド及
びその製造方法に関し、特に振動板を有するインクジェ
ットヘッド及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an ink jet head having a diaphragm and a method for manufacturing the same.

【0002】[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と、このノズル
が連通するインク流路(圧力室、加圧液室、液室、吐出
室等とも称される。)と、このインク流路内のインクを
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インク流
路内インクを加圧してノズルからインク滴を吐出させる
ものである。
2. Description of the Related Art An ink jet head used in an ink jet recording apparatus used as an image recording apparatus (image forming apparatus) such as a printer, a facsimile, a copying machine, and a plotter includes a nozzle for discharging ink droplets and an ink flow communicating with the nozzle. A path (also referred to as a pressure chamber, a pressurized liquid chamber, a liquid chamber, a discharge chamber, etc.) and energy generating means for generating energy for pressurizing the ink in the ink flow path. When driven, the ink in the ink flow path is pressurized to eject ink droplets from the nozzles.

【0003】従来のインクジェットヘッドとしては、圧
電素子などの電気機械変換素子を用いてインク流路の壁
面を形成している振動板を変形変位させることでインク
滴を吐出させるピエゾ型のもの、インク流路内に配設し
た発熱抵抗体を用いてインクの膜沸騰でバブルを発生さ
せてインク滴を吐出させるバブル型のもの、インク流路
の壁面を形成する振動板(又はこれと一体の電極)と電
極を用いて静電力で振動板を変形変位させることでイン
ク滴を吐出させる静電型のものなどがある。
As a conventional ink jet head, a piezo type ink jet head which discharges ink droplets by deforming and displacing a diaphragm forming a wall surface of an ink flow path using an electromechanical transducer such as a piezoelectric element, A bubble type in which a bubble is generated by ink film boiling using a heating resistor disposed in a flow path to discharge ink droplets, and a diaphragm (or an electrode integrated therewith) which forms a wall surface of the ink flow path ) And an electrode that discharges ink droplets by deforming and displacing the diaphragm with electrostatic force.

【0004】ここで、特に静電力で振動板を変形させる
静電型インクジェットヘッドにおいては、振動板の機械
的変形特性はインク吐出特性に大きく影響するので、振
動板の厚みを高精度に制御する必要がある。
Here, particularly in an electrostatic ink jet head that deforms a diaphragm by electrostatic force, the thickness of the diaphragm is controlled with high precision because the mechanical deformation characteristics of the diaphragm greatly affect the ink ejection characteristics. There is a need.

【0005】そこで、従来、特開平6−71882号公
報や特開昭53−63880号公報に掲載されているよ
うに、P型高濃度不純物層のエッチング速度が遅いこと
を利用して、シリコン基板にP型高濃度不純物層を形成
し、このP型高濃度不純物層でエッチングをストップさ
せることで、P型高濃度不純物層からなる振動板を形成
することが知られている。また、特開平6−14357
3号公報に記載されているように電鋳工法で振動板を形
成することなども知られている。
Therefore, as described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 6-71882 and 53-63880, a silicon substrate is utilized by taking advantage of the low etching rate of a P-type high-concentration impurity layer. It is known that a diaphragm made of a P-type high-concentration impurity layer is formed by forming a P-type high-concentration impurity layer on the substrate and stopping the etching at the P-type high-concentration impurity layer. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-14357
It is also known to form a diaphragm by an electroforming method as described in Japanese Patent Publication No. 3 (JP-A) No. 3 (1999).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリコ
ン基板のエッチングによって振動板を形成する方法にあ
っては、シリコン基板のエッチングレートが低く、エッ
チングに時間がかかるためにコストが高くなるととも
に、高濃度P型不純物層によるエッチングストップの時
間管理が難しく、より高精度厚みの振動板を形成するこ
とが困難である。また、電鋳工法を用いた方法にあって
は、ピンホール欠陥が生じ易く、量産性が悪く、低コス
ト化が困難であるという課題がある。
However, in the method of forming a vibration plate by etching a silicon substrate, the etching rate of the silicon substrate is low, and the etching takes a long time, so that the cost is high and the silicon substrate has a high concentration. It is difficult to control the time of etching stop by the P-type impurity layer, and it is difficult to form a diaphragm having a more accurate thickness. Further, in the method using the electroforming method, there are problems that a pinhole defect easily occurs, mass productivity is low, and it is difficult to reduce the cost.

【0007】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、インクジェットヘッドの低コスト化、信頼性の向
上を図ることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to reduce the cost and improve the reliability of an ink jet head.

【0008】[0008]

【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の製造方法は、
光学研磨面を有する光学研磨基板に介在層を介して振動
板となる膜を成膜し、これにヘッド構成部品を接合した
後、平面基板を剥離する構成としたものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a method of manufacturing an ink jet head according to the present invention comprises:
A film serving as a diaphragm is formed on an optical polishing substrate having an optical polishing surface via an intervening layer, a head component is joined to the film, and then the flat substrate is peeled off.

【0009】ここで、介在層が熱硬化樹脂、リン化合
物、イオウ化合物又は硫酸化合物であり、振動板となる
膜がMo、W、Ni−Cr又はNiであるものとするこ
とができる。また、介在層が加熱時によって密着性が変
化する材料からなるものとすることができる。さらに、
介在層がキューリー効果を有する材料からなるものとす
ることができる。
Here, the intervening layer may be a thermosetting resin, a phosphorus compound, a sulfur compound or a sulfuric acid compound, and the film serving as the diaphragm may be Mo, W, Ni—Cr or Ni. Further, the intervening layer can be made of a material whose adhesiveness changes with heating. further,
The intervening layer may be made of a material having a Curie effect.

【0010】また、介在層が振動板となる膜と熱膨張係
数が異なる材料からなるものとすることができる。さら
に、介在層がポリシリコン又はアモルファスシリコンか
らなるものとすることができる。
[0010] The intervening layer may be made of a material having a different coefficient of thermal expansion from the film to be the diaphragm. Further, the intervening layer may be made of polysilicon or amorphous silicon.

【0011】本発明に係るインクジェットヘッドの製造
方法は、光学研磨面を有する光学研磨基板に直接振動板
となる膜を成膜し、これにヘッド構成部品を接合した
後、平面基板を剥離する構成としたものである。
A method of manufacturing an ink-jet head according to the present invention comprises a method of forming a film to be a vibration plate directly on an optical polishing substrate having an optical polishing surface, joining a head component to the film, and then peeling off a flat substrate. It is what it was.

【0012】また、光学研磨基板に導電性材料からなる
振動板となる膜を成膜し、この膜とヘッド構成部品とを
陽極接合するための直流電圧と膜を加熱するための交流
電圧とを重畳して印加するものとすることができる。ま
た、光学研磨基板に磁性材を含む振動板となる膜を成膜
し、この膜を誘導加熱するものとすることができる。
A film serving as a diaphragm made of a conductive material is formed on an optical polishing substrate, and a DC voltage for anodic bonding the film and a head component and an AC voltage for heating the film are applied. It can be applied in a superimposed manner. Alternatively, a film serving as a vibration plate containing a magnetic material may be formed on an optical polishing substrate, and the film may be subjected to induction heating.

【0013】[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は本発明に係る製造方法
を適用して製造したインクジェットヘッドの振動板長手
方向の断面説明図、図2は同ヘッドの振動板短手方向の
断面説明図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of an ink jet head manufactured by applying the manufacturing method according to the present invention in a longitudinal direction of a diaphragm, and FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view of the same head in a lateral direction of the diaphragm.

【0014】このインクジェットヘッドは、流路基板で
ある第1ガラス基板1と、第1ガラス基板1の下面に振
動板2を介して設けた電極基板である第2ガラス基板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4、各ノズル4がノズル連通路5を
介して連通するインク流路である吐出室6、各吐出室6
にインク供給路を兼ねた流体抵抗部7を介して連通する
共通液室8などを形成している。
This ink jet head has a first glass substrate 1 serving as a flow path substrate and a second glass substrate 3 serving as an electrode substrate provided on the lower surface of the first glass substrate 1 via a vibration plate 2.
Nozzles 4 for discharging a plurality of ink droplets (only one is shown for the sake of convenience); a discharge chamber 6 as an ink flow path in which each nozzle 4 communicates via a nozzle communication passage 5;
And a common liquid chamber 8 and the like that communicate with each other via a fluid resistance part 7 also serving as an ink supply path.

【0015】第1ガラス基板1には、ノズル4及びノズ
ル連通路5を形成する溝と、液室6を形成する凹部と、
流体抵抗部7を形成する溝と、共通液室8を形成する凹
部を形成している。この第1ガラス基板1のノズル4及
びノズル連通路5となる溝、液室6、流体抵抗部7及び
共通液室8となる各溝などの流路はサンドブラスト工法
によって形成している。
The first glass substrate 1 has a groove for forming the nozzle 4 and the nozzle communication path 5, a recess for forming the liquid chamber 6,
A groove forming the fluid resistance portion 7 and a concave portion forming the common liquid chamber 8 are formed. The channels of the first glass substrate 1 such as the nozzle 4 and the groove serving as the nozzle communication path 5, the liquid chamber 6, the fluid resistance portion 7, and the respective grooves serving as the common liquid chamber 8 are formed by a sandblasting method.

【0016】振動板2は第1ガラス基板1と第2ガラス
基板3との間に接合されて液室6の壁面(底面)を形成
する。この振動板2は、例えばMo、W、Ni或いはN
i−Crなどの材料で形成している。
The vibration plate 2 is joined between the first glass substrate 1 and the second glass substrate 3 to form a wall surface (bottom surface) of the liquid chamber 6. The diaphragm 2 is made of, for example, Mo, W, Ni or N
It is formed of a material such as i-Cr.

【0017】また、第2ガラス基板3にはギャップを形
成するための凹部14を形成して、この凹部14底面に
振動板2に対向する電極(第2の電極)15を設け、振
動板2と電極15との間にギャップ16を形成し、これ
らの振動板2と電極15とによってマイクロアクチュエ
ータ部を構成している。
A concave portion 14 for forming a gap is formed in the second glass substrate 3, and an electrode (second electrode) 15 facing the diaphragm 2 is provided on the bottom surface of the concave portion 14. A gap 16 is formed between the vibration plate 2 and the electrode 15, and the diaphragm 2 and the electrode 15 constitute a microactuator.

【0018】そして、電極15の表面にはSiO2膜な
どの絶縁膜17を成膜している。なお、絶縁膜17の膜
厚は50〜5000Å(0.05〜0.5μm)の範囲
内にすることが好ましい。膜厚が0.05μm未満では
電極15の保護膜としての十分な機能を果たさなくな
り、0.5μmを越えると、振動板2と電極15との間
のギャップ16が大きくなりすぎるか、実効的なギャッ
プ(ここでは絶縁膜17表面間のギャップ)が小さくな
りすぎる。
On the surface of the electrode 15, an insulating film 17 such as a SiO 2 film is formed. Preferably, the thickness of the insulating film 17 is in the range of 50 to 5000 ° (0.05 to 0.5 μm). If the thickness is less than 0.05 μm, the electrode 15 will not function sufficiently as a protective film, and if it exceeds 0.5 μm, the gap 16 between the diaphragm 2 and the electrode 15 will be too large or will not be effective. The gap (here, the gap between the surfaces of the insulating films 17) is too small.

【0019】また、電極15としては、Al、Al合
金、Cr、Ni、Ni−Cr、Pt、Au、Mo等の金
属材料や、Ti、TiN、W等の高融点金属などを用い
ることができる。そして、図2に示すように、第2ガラ
ス基板3の凹部14の底面を振動板短手方向で傾斜面に
形成して、この底面に電極15を形成することにより、
振動板2に対して電極15を非平行な状態で配置してい
る。なお、この非平行状態の振動板2と電極15とで形
成されるギャップ16は非平行ギャップと称する。
The electrode 15 can be made of a metal material such as Al, Al alloy, Cr, Ni, Ni-Cr, Pt, Au, Mo, or a high melting point metal such as Ti, TiN, W, or the like. . Then, as shown in FIG. 2, the bottom surface of the concave portion 14 of the second glass substrate 3 is formed as an inclined surface in the short direction of the diaphragm, and the electrode 15 is formed on this bottom surface.
The electrode 15 is arranged in a non-parallel state with respect to the diaphragm 2. The gap 16 formed by the non-parallel diaphragm 2 and the electrode 15 is referred to as a non-parallel gap.

【0020】なお、ここでは、振動板2をヘッド構成部
品である第2ガラス基板3に直接接合や陽極接合で接合
し、この振動板2上に第1ガラス基板1を直接接合、陽
極接合或いは接着剤接合などで接合してる。
Here, the vibration plate 2 is directly bonded or anodic bonded to the second glass substrate 3 which is a head component, and the first glass substrate 1 is directly bonded, anodic bonded or They are joined with adhesives.

【0021】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2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2が変形
変位して、吐出室6の内容積/圧力が変化することによ
ってノズル4からインク滴が吐出される。
In the ink jet head constructed as described above, a driving voltage is applied between the vibration plate 2 and the electrode 15 (one of which is a common electrode and the other is an individual electrode) to generate an electrostatic force. When the diaphragm 2 is deformed and displaced, and the internal volume / pressure of the ejection chamber 6 changes, ink droplets are ejected from the nozzles 4.

【0022】このインクジェットヘッドにおいては、振
動板の変位駆動方式として振動板2を電極15に当接さ
せないで状態で電極15側に変位させて、この状態から
放電して振動板2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も可能であるが、振動板2を電極1
5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2を復帰させることでインク滴を吐出させる当接駆
動方式の方が安定したインク滴吐出を行うことができ
る。
In this ink jet head, the diaphragm 2 is displaced toward the electrode 15 in a state where the diaphragm 2 is not brought into contact with the electrode 15 as a displacement driving method of the diaphragm, and the diaphragm 2 is returned by discharging from this state. Although a non-contact drive system in which ink droplets are ejected by the
The contact drive method in which the ink droplets are ejected by displacing the diaphragm until it comes into contact with the diaphragm 5 and discharging from this state to return the diaphragm 2 can perform more stable ink droplet ejection.

【0023】ここで、電極15は傾斜しているので、駆
動電圧を印加したとき、振動板2は電極15との間のギ
ャップ長の短い部分から変位を発生し始め、漸次ギャッ
プ長が短くなるので、極めて低電圧で振動板2が変形変
位を開始する。すなわち、静電アクチュエータは振動板
2と電極15との間に発生する静電力と振動板2の剛性
力の釣り合いにより動作するが、この静電力は2つの電
極間の距離tの二乗に反比例するので、電極間距離tが
小さいほどより低い電圧Vで所望の静電力を得ることが
できる。
Here, since the electrode 15 is inclined, when a driving voltage is applied, the diaphragm 2 starts generating displacement from a portion where the gap length between the diaphragm 15 and the electrode 15 is short, and the gap length gradually decreases. Therefore, the diaphragm 2 starts deforming and displacing at an extremely low voltage. That is, the electrostatic actuator operates by balancing the electrostatic force generated between the diaphragm 2 and the electrode 15 and the rigidity of the diaphragm 2, and this electrostatic force is inversely proportional to the square of the distance t between the two electrodes. Therefore, a desired electrostatic force can be obtained at a lower voltage V as the distance t between the electrodes is smaller.

【0024】したがって、振動板2と電極15との間の
ギャップ16は振動板2の端部側が小さくなっているた
めに、駆動電圧の印加に従って振動板2の変位は距離t
が小さい端部から開始する。そして、振動板2の端部の
変位開始に従い、振動板2と電極15との間隔が順次小
さくなり、小さな電圧増加で大きな変位量が得られ、低
電圧駆動化を図れる。
Therefore, since the gap 16 between the diaphragm 2 and the electrode 15 is small on the end side of the diaphragm 2, the displacement of the diaphragm 2 is changed by the distance t according to the application of the driving voltage.
Starts from the smaller end. Then, as the displacement of the end of the diaphragm 2 starts, the distance between the diaphragm 2 and the electrode 15 gradually decreases, a large displacement can be obtained with a small increase in voltage, and low voltage driving can be achieved.

【0025】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
の製造方法の第1実施形態について図3及び図4ををも
参照して説明する。先ず、図3を参照して振動板2を有
する第2ガラス基板3の製作工程について説明すると、
同図(a)に示すような平板基板である光学研磨基板2
1を用いて、同図(b)に示すように光学研磨基板21
の光学研磨面に介在膜(層)22を成膜する。この介在
層22の膜厚としては、1μmを越えないことが好まし
く、特に好ましくは0.05〜0.2μmの範囲であ
る。
Next, a first embodiment of the method for manufacturing an ink jet head according to the present invention will be described with reference to FIGS. First, the manufacturing process of the second glass substrate 3 having the diaphragm 2 will be described with reference to FIG.
An optical polishing substrate 2 which is a flat substrate as shown in FIG.
1 and the optically polished substrate 21 as shown in FIG.
An intervening film (layer) 22 is formed on the optically polished surface. The thickness of the intervening layer 22 is preferably not more than 1 μm, and particularly preferably in the range of 0.05 to 0.2 μm.

【0026】ここでは、介在層22として無機化合物の
膜を成膜している。無機化合物としては、Ca3(P
43やNaPO4等のリン化合物、WS2とWS3の液
晶膜、或いは、MoS3又はMo35Mg2SO4、Ba
SO4、CaSO4等のスパッタ膜等のイオウ化合物や硫
酸化合物を挙げることができる。
Here, a film of an inorganic compound is formed as the intervening layer 22. As the inorganic compound, Ca 3 (P
O 4 ) 3 and phosphorus compounds such as NaPO 4 , liquid crystal films of WS 2 and WS 3 , or MoS 3 or Mo 3 S 5 Mg 2 SO 4 , Ba
Examples thereof include a sulfur compound and a sulfuric acid compound such as a sputtered film such as SO 4 and CaSO 4 .

【0027】その後、同図(c)に示すように、介在層
22上に振動板2となるMo、W、Ni或いはNi−C
r、Tiなどの膜(振動板膜)23を適正膜厚、例えば
厚さ0.5〜10μm(ここでは2μmとした。)で成
膜する。そして、同図(d)に示すように、別途作製し
ている電極15を設けた第2ガラス基板3と振動板膜2
3とを重ねて、200〜450℃(好ましくは300
℃)に加熱して、同図(e)に示すように振動板膜23
と第2ガラス基板3との陽極接合を行う。なお、イオン
電流の温度依存性の一例を図5に示している。
Thereafter, as shown in FIG. 1C, Mo, W, Ni or Ni-C
A film (diaphragm film) 23 of r, Ti, or the like is formed with an appropriate thickness, for example, 0.5 to 10 μm (here, 2 μm). Then, as shown in FIG. 2D, the second glass substrate 3 provided with the separately manufactured electrode 15 and the diaphragm film 2 are formed.
3 and 200 to 450 ° C. (preferably 300 to
° C), and as shown in FIG.
And the second glass substrate 3 are subjected to anodic bonding. FIG. 5 shows an example of the temperature dependence of the ion current.

【0028】このとき、接合界面にDC電圧(1000
V程度)を印加することで、接合面積にもよるが、50
〜200mAの電流が流れ、この電流による局所ジュー
ル加熱によって介在層22を形成している無機化合物が
一部熱分解して、吸蔵ガスを含み揮発性ガスを発生す
る。
At this time, a DC voltage (1000
V) is applied, but it depends on the bonding area.
A current of about 200 mA flows, and the inorganic compound forming the intervening layer 22 is partially thermally decomposed by local Joule heating by the current to generate a volatile gas including an occluded gas.

【0029】この揮発性ガスにより、同図(f)に示す
ように、第2ガラス基板3に陽極接合によりイオン化学
結合した振動板膜23から光学研磨基板21を分離剥離
することができる。すなわち、介在層22を形成してい
る化合物の面と振動板膜23との間はスパッタ装置や蒸
着装置によるものでその密着性が弱いのに対して、陽極
接合した振動板2と第2ガラス基板3とはイオン結合に
よる強固な結合であるので、熱分解揮発性ガスが発生す
ると容易に工学研磨基板21の界面より剥離分離するこ
とができる。このようにして、振動板2を接合した第2
ガラス基板3が得られる。
By this volatile gas, the optical polishing substrate 21 can be separated and separated from the diaphragm film 23 which has been ion-chemically bonded to the second glass substrate 3 by anodic bonding, as shown in FIG. That is, while the adhesion between the surface of the compound forming the intervening layer 22 and the diaphragm film 23 is weak due to the use of a sputtering device or a vapor deposition device, the vibration plate 2 and the second glass Since the substrate 3 is a strong bond by ionic bonding, when a pyrolysis volatile gas is generated, it can be easily separated and separated from the interface of the engineering polishing substrate 21. In this manner, the second diaphragm 2 joined with the diaphragm 2
A glass substrate 3 is obtained.

【0030】このように、光学研磨面を有する光学研磨
基板に介在層を介して振動板となる膜を成膜し、これに
ヘッド構成部品を接合した後、平面基板を剥離すること
によって振動板が形成されるので、厚さバラツキの少な
い高精度な振動板を形成することができて、ヘッドの信
頼性が向上する。また、薄膜の振動板を光学研磨基板に
接合した状態で取扱えるので、取扱いが容易になり、プ
ロセス工程が短縮でき、工程が簡略であり、しかも光学
研磨基板は再利用可能であるので、ヘッドの低コスト化
を図れる。
As described above, a film to be a vibration plate is formed on an optical polishing substrate having an optical polishing surface via an intervening layer, a head component is joined to the film, and the flat substrate is peeled off. Is formed, it is possible to form a highly accurate diaphragm with a small thickness variation, and the reliability of the head is improved. In addition, since the thin film diaphragm can be handled in a state of being bonded to the optical polishing substrate, the handling is easy, the process steps can be shortened, the process is simple, and the optical polishing substrate can be reused. Cost can be reduced.

【0031】そして、光学研磨基板に形成する介在層と
して熱硬化樹脂、リン化合物、イオウ化合物又は硫酸化
合物を用い、振動板となる膜がMo、W、Ni−Cr又
はNiを用いることによって、光学研磨基板の剥離が容
易で、振動板となる膜を効率的に成膜できてコストの低
減を図れる。
By using a thermosetting resin, a phosphorus compound, a sulfur compound or a sulfuric acid compound as an intervening layer formed on the optically polished substrate and using Mo, W, Ni—Cr or Ni for the film serving as a diaphragm, The polishing substrate can be easily peeled off, and a film serving as a diaphragm can be efficiently formed, thereby reducing costs.

【0032】次に、図4を参照して、第1ガラス基板1
の製作工程について説明すると、同図(a)に示すよう
な第1基板1となるガラス基板31にレジストを塗布或
いはラミネートし、露光、現像を行って、同図(b)に
示すようにノズル4、ノズル連通路5、液室6、流体抵
抗部7及び共通インク室8の流路パターンに応じた開口
33を有するサンドブラスト用のレジストパターンによ
るマスク32を形成する。
Next, referring to FIG. 4, the first glass substrate 1
The manufacturing process will be described. A resist is applied or laminated on a glass substrate 31 serving as the first substrate 1 as shown in FIG. 3A, exposed and developed, and a nozzle is formed as shown in FIG. 4. A mask 32 is formed by a sand blast resist pattern having openings 33 corresponding to the flow path patterns of the nozzle communication path 5, the liquid chamber 6, the fluid resistance section 7, and the common ink chamber 8.

【0033】次いで、同図(c)に示すように、砥粒径
の大きな砥粒を用いたサンドブラスト加工を行って凹部
34を形成した後、同図(d)に示すように砥粒径の小
さな砥粒を用いたサンドブラスト加工を行って凹部34
の壁面を仕上げた凹部35を形成する。
Next, as shown in FIG. 3C, a concave portion 34 is formed by sandblasting using an abrasive having a large abrasive particle size, and then, as shown in FIG. Sand blasting using small abrasive particles
A concave portion 35 having a finished wall surface is formed.

【0034】サンドブラスト工法による精密切削加工を
行う場合、砥粒径が3μm未満の砥粒を用いても加工で
きるが、このときの切削レイト(切削速度)は非常に小
さく(0.5μm/min程度)なり、砥粒径が15μm
を越える砥粒を用いた場合にはチッピングが大きくなる
ので、高速精密切削には不向きである。一方、使用する
砥粒の粒径と切削時のチッピングのサイズは略相関関係
にある。そこで、最初に大きな粒径(例えば15μm)
の砥粒を用いて目的深さの80%程度を切削し、その
後、小さな粒径(例えば3μm)の砥粒を用いて目的深
さまで切削することで、切削面のチッピングの大きさを
小さくしつつ、切削速度(タクトタイム)を速くするこ
とができる。
In the case of performing precision cutting by the sandblasting method, machining can be performed using abrasive grains having an abrasive grain size of less than 3 μm, but the cutting rate (cutting speed) at this time is extremely small (about 0.5 μm / min). ), Abrasive grain size is 15μm
When the abrasive grains exceeding the maximum grain size are used, the chipping becomes large, so that it is not suitable for high-speed precision cutting. On the other hand, the particle size of the abrasive grains used and the size of chipping during cutting have a substantially correlation. Therefore, first, a large particle size (for example, 15 μm)
About 80% of the target depth is cut by using the abrasive grain of the above, and then, cutting is performed to the target depth by using the abrasive grain of a small particle size (for example, 3 μm) to reduce the size of chipping on the cut surface. In addition, the cutting speed (tact time) can be increased.

【0035】その後、同図(e)に示すように、サンド
ブラストによるチッピングやヘアークラックをポリシラ
ザンでスピンコートし、これを150〜450℃に加熱
分解酸化することで、SiO2の表面コート層37を形
成して、壁面を平滑化した液室6となる凹部36等を形
成する。ここで、SiO2の表面コート層37の厚さは
500〜5000Åであり、好ましくは1000〜20
00Åである。ポリシラザンは加熱分解酸化することに
より、純粋なアモルファスSiO2の膜になり、インク
信頼性(接液耐性)が向上する。
Thereafter, as shown in FIG. 3 (e), chipping by sandblasting and hair cracks are spin-coated with polysilazane, and this is thermally decomposed and oxidized at 150 to 450 ° C. to form the surface coat layer 37 of SiO 2. Then, the concave portion 36 and the like which become the liquid chamber 6 whose wall surface is smoothed are formed. Here, the thickness of the surface coat layer 37 of SiO 2 is 500-5000 °, preferably 1000-20.
00 °. The polysilazane becomes a pure amorphous SiO 2 film by thermal decomposition oxidation, and the ink reliability (liquid contact resistance) is improved.

【0036】また、第1ガラス基板1に液室6等をサン
ドブラスト工法で形成する場合、ポリシラザンを液室壁
面等の表面コート層として用いることで、第2ガラス基
板3(ここでは振動板2)との陽極接合が容易になり、
安価に直接固体接合が可能になる。すなわち、第1ガラ
ス基板1の全面にポリシラザンの膜を形成した場合、ポ
リシラザンの処理膜は表面平滑性が良く、陽極接合時の
電圧印加をしたとき、不純物が少ないことから高抵抗で
あり、電荷が集中することになる。これにより、第1ガ
ラス基板1に含まれる可動イオンが接合界面に電荷集中
と共に移動し、イオン反応で結合(接合)する。このと
き、高抵抗によるイオン電流の低減が生じない範囲の膜
厚、好ましくは1000〜2000Åにする。これによ
り、陽極接合が容易になる。
When the liquid chamber 6 and the like are formed on the first glass substrate 1 by a sandblasting method, polysilazane is used as a surface coat layer such as a liquid chamber wall surface to form the second glass substrate 3 (here, the vibration plate 2). Anodic bonding with
Direct solid joining becomes possible at low cost. That is, when a polysilazane film is formed on the entire surface of the first glass substrate 1, the polysilazane-treated film has good surface smoothness and, when a voltage is applied at the time of anodic bonding, has a low resistance due to a small amount of impurities and has a high electric charge. Will be concentrated. Thereby, the mobile ions contained in the first glass substrate 1 move together with the charge concentration to the bonding interface, and are bonded (bonded) by an ion reaction. At this time, the film thickness is set within a range where the ion current is not reduced by high resistance, preferably 1000 to 2000 °. This facilitates anodic bonding.

【0037】なお、サンドブラスト面の平滑化は、例え
ば、フッ酸5〜30wt%を含む、鉱産として硫酸、リ
ン酸、硝酸、酢酸の単体又は二以上の混酸による化学的
エッチングで行うこともでき、これにより、チッピング
は1μm以下になり、サンドブラスト切削によるヘアー
クラックも除去され、ガラス状の表面を確保することが
できる。また、例えばガラス基板を300℃加熱して、
炭酸ガスレーザーでスキャンアニールを行うことによっ
ても、切削部分の白濁はアニール融解し、チッピングや
ヘアークラックはメルトされて、半透明のガラス状にな
る。
The sand blast surface can be smoothed by chemical etching using, for example, a simple substance of sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, or acetic acid containing 5 to 30 wt% of hydrofluoric acid, or a mixed acid of two or more acids. As a result, chipping becomes 1 μm or less, hair cracks due to sandblasting are also removed, and a glass-like surface can be secured. Also, for example, heating a glass substrate at 300 ° C.
Even by performing scan annealing with a carbon dioxide gas laser, the cloudiness of the cut portion is annealed and melted, and the chipping and hair cracks are melted and turned into a translucent glass.

【0038】以上のようにして流路を形成した第1ガラ
ス基板1を前述した振動板2を有する第2ガラス基板3
上に重ね合わせて陽極接合などの接合方法を用いて接合
することで、ヘッドが完成する。この場合、振動板2と
なる金属膜の表面は化合物との一部反応が生じて酸化膜
が形成されているので、第1ガラス基板1との強度の高
い陽極接合を行うことができる。
The first glass substrate 1 having the flow path formed as described above is replaced with the second glass substrate 3 having the above-described diaphragm 2.
The head is completed by being superposed on and joined by a joining method such as anodic joining. In this case, since the surface of the metal film serving as the diaphragm 2 partially reacts with the compound to form an oxide film, anodic bonding with high strength to the first glass substrate 1 can be performed.

【0039】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
の製造方法の他の実施形態について説明する。なお、基
本的な工程は図3と同様であるので、図示を省略する。
先ず、第2実施形態について説明すると、この実施形態
では、光学研磨基板21の光学研磨面に成膜する介在膜
(層)22として、加熱によって結晶構造が変化して密
着性が変化する材料、例えば亜酸化物を成膜する。この
亜酸化物としては、例えば亜酸化銅、亜酸化アルミニウ
ム、SnO等の低次酸化物を挙げることができる。そし
て、この介在層22上に振動板膜23を成膜する。
Next, another embodiment of the method for manufacturing an ink jet head according to the present invention will be described. Note that the basic steps are the same as those in FIG.
First, a second embodiment will be described. In this embodiment, as an intervening film (layer) 22 formed on an optically polished surface of an optically polished substrate 21, a material whose crystal structure is changed by heating to change adhesion is used. For example, a suboxide is formed. Examples of the suboxide include low oxides such as cuprous oxide, aluminum suboxide, and SnO. Then, the diaphragm film 23 is formed on the intervening layer 22.

【0040】この場合、振動板膜23と第2ガラス基板
3とを加熱して陽極接合すると、加熱と局所モジュール
加熱の効果で介在膜22の亜酸化物は高次の酸化物に変
化する。例えば、2Cu2O+1/2O2=2CuOであり、
このとき、SnO+1/2O2=SnO2となる。また、S
iO膜やNiO膜も同様に加熱300℃程度で高次酸化
物になる。この亜酸化物が高次の酸化物に変化すること
により、密着性が劣化して、剥離界面が形成される。
In this case, when the diaphragm film 23 and the second glass substrate 3 are heated and anodically bonded, the suboxide of the intervening film 22 changes to a higher oxide due to the effects of heating and local module heating. For example, 2Cu 2 O + 1 / 2O 2 = 2CuO,
At this time, SnO + 1 / 2O 2 = SnO 2 . Also, S
Similarly, an iO film or a NiO film becomes a high-order oxide at about 300 ° C. when heated. When this suboxide changes to a higher-order oxide, the adhesion deteriorates, and a peeling interface is formed.

【0041】このように、光学研磨基板に加熱によって
密着性が変化する介在膜を成膜することによって、第1
実施形態のように無機化合物の組成変化に配慮した蒸着
条件が不要になり、一元ターゲットのスパッタ装置によ
る成膜が可能になり、スパッタガスの目的とする介在膜
を容易に得ることができ、プロセスの簡略化による低コ
スト化を図れ、また、光学研磨基板の洗浄もスワブ洗浄
と酸洗浄を行うことで再利用が可能になる。
As described above, by forming the intervening film whose adhesiveness changes by heating on the optically polished substrate, the first
Evaporation conditions that take into account the change in the composition of the inorganic compound as in the embodiment are not required, film formation can be performed by a single-target sputtering apparatus, and a target intervening film of a sputtering gas can be easily obtained. The optical polishing substrate can be reused by performing swab cleaning and acid cleaning.

【0042】次に、第3実施形態について説明すると、
この実施形態では、光学研磨基板21の光学研磨面に成
膜する介在膜(層)22として、キューリー効果を有す
る材料、例えば、アモルファス(非晶質)や結晶変態が
低温(100〜450℃)で起こる材料を用いる。例え
ば、γ−AL203を蒸着膜とした場合、γ−AL20
3は1.9〜5.5%の水分を保持しているので、陽極
接合を行うための加熱によって脱水が生じ、一部β−A
L203に変態し、界面の密着性が劣化して、剥離する
ことができる。
Next, a third embodiment will be described.
In this embodiment, as the intervening film (layer) 22 formed on the optically polished surface of the optically polished substrate 21, a material having a Curie effect, for example, amorphous (amorphous) or low-temperature crystalline transformation (100 to 450 ° C.) Use materials that occur in For example, when γ-AL203 is used as a deposition film, γ-AL20
No. 3 retains 1.9 to 5.5% of water, so that dehydration occurs due to heating for anodic bonding, and some β-A
Transforms into L203, deteriorating the adhesion at the interface, and can be separated.

【0043】また、SiO2の膜中にLiやAlを微量
含有させることで、SiO2のα−β転移温度を300
℃程度にすることが可能であり、陽極接合時に変態に伴
なう劣化が生じて剥離できる。
[0043] Further, by trace containing Li and Al in the SiO 2 film, a SiO 2 alpha-beta transition temperature 300
The temperature can be set to about ° C., and degradation accompanying transformation occurs at the time of anodic bonding, so that peeling can be performed.

【0044】このように、光学研磨基板にキューリー効
果を有する材料からなる介在層を成膜することで、介在
膜が結晶の変態と一部脱ガス(水分)するだけであり、
剥離界面は光学研磨基板の平面性を再現することがで
き、振動板の上にシリコン基板やガラス基板による流路
基板を接合するときの整合面の平面性を確保することが
できる。
As described above, by forming the intervening layer made of a material having a Curie effect on the optically polished substrate, the intervening film only undergoes crystal transformation and partial degassing (moisture).
The peeling interface can reproduce the flatness of the optically polished substrate, and can secure the flatness of the alignment surface when joining a flow path substrate formed of a silicon substrate or a glass substrate on the vibration plate.

【0045】次に、第4実施形態について説明すると、
この実施形態では、光学研磨基板21の光学研磨面に成
膜する介在膜(層)22として、振動板となる膜23と
熱膨張係数が異なる材料、例えば、Al、Ag、Sn、
Co、Cu、Zn、黄銅などを成膜する。光学研磨基板
の熱膨張係数は4×10E−6程度であり、Mo、W、
Ni合金等の振動板材料の耐蝕性の大きなものもほぼ同
程度である。これに対して、Al、Ag、Sn、Co、
Cu、Zn、黄銅などは4倍〜7倍の熱膨張係数を持っ
ている。
Next, a fourth embodiment will be described.
In this embodiment, as the intervening film (layer) 22 formed on the optically polished surface of the optically polished substrate 21, a material having a different coefficient of thermal expansion from the film 23 to be the diaphragm, for example, Al, Ag, Sn,
A film of Co, Cu, Zn, brass or the like is formed. The coefficient of thermal expansion of the optically polished substrate is about 4 × 10E-6, and Mo, W,
A diaphragm material such as a Ni alloy having a high corrosion resistance is almost the same. On the other hand, Al, Ag, Sn, Co,
Cu, Zn, brass and the like have a thermal expansion coefficient of 4 to 7 times.

【0046】具体的には、例えば、光学研磨基板21に
アルミニウム(Al)を0.3μm程度成膜し、次に振
動板となる膜23としてMoを2μm厚みで成膜する。
この成膜基板とガラス基板からなる電極基板とを陽極接
合すると、加熱膨張でAl膜(介在膜22)とMo膜2
3との間に内部応力が発生する。ここで、陽極接合では
イオン反応によるMoとガラス基板との接合部は強固に
接合されるため、冷却時にAl膜は収縮して内部応力の
ストレスが大きい界面から剥離する。
More specifically, for example, aluminum (Al) is formed to a thickness of about 0.3 μm on the optical polishing substrate 21, and then Mo is formed to a thickness of 2 μm as the film 23 to be a diaphragm.
When this film formation substrate and the electrode substrate made of a glass substrate are anodically bonded, the Al film (intervening film 22) and the Mo film
3 generates an internal stress. Here, in the anodic bonding, the bonding portion between Mo and the glass substrate due to the ionic reaction is firmly bonded, so that the Al film contracts during cooling and peels off from the interface where the internal stress is large.

【0047】このように、光学研磨基板に振動板となる
膜と熱膨張係数が異なる材料からなる介在膜を成膜する
ことで、光学研磨基板と振動板の剥離界面が金属振動板
と熱膨張の異なる金属膜との間にあることから、剥離面
は光学研磨基板の再現性を保持し、さらに光学研磨基板
の金属剥離膜(介在膜)を保持した状態で再利用するこ
とができるようになる。また、光学研磨基板の洗浄もダ
ストが付着する程度であるので、洗浄再利用が容易であ
る。
As described above, by forming an intervening film made of a material having a different thermal expansion coefficient from that of the film to be the diaphragm on the optically polished substrate, the peeling interface between the optically polished substrate and the diaphragm becomes thermally expanded with the metal diaphragm. Because the separation surface holds the reproducibility of the optically polished substrate, it can be reused while holding the metal separation film (intervening film) of the optically polished substrate. Become. In addition, since the cleaning of the optically polished substrate is only to the extent that dust adheres, the cleaning and reuse are easy.

【0048】次に、本発明の第5実施形態について説明
すると、この実施形態では光学研磨基板21に形成する
介在膜25として、ポリシリコン或いはアモルファスシ
リコンを用いている。ポリシリコン或いはアモルファス
シリコンの膜厚は、0.05〜1μmが好ましい。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, polysilicon or amorphous silicon is used as the intervening film 25 formed on the optical polishing substrate 21. The thickness of the polysilicon or amorphous silicon is preferably 0.05 to 1 μm.

【0049】このとき、光学研磨基板21はSiO2
主体とする材料であり、膜25との界面は相互に一部S
i−O−Siの結合が生じ、密着性は20kg/cm2
以上のせん断強度が得られる。また、振動板材料である
安定な金属はSiとは反応性がなく、物理的な密着性に
基づいており、強度も5kg/cm2程度である。さら
に、熱膨張係数もSiは光学ガラス基板と同様である
が、金属膜材料は1.5倍〜2倍の係数を持つ。
At this time, the optical polishing substrate 21 is made of a material mainly composed of SiO 2 , and the interface with the film 25 is partially S
Bonding of i-O-Si occurs, and the adhesion is 20 kg / cm 2.
The above shear strength is obtained. Further, a stable metal, which is a diaphragm material, has no reactivity with Si, is based on physical adhesion, and has a strength of about 5 kg / cm 2 . Further, the thermal expansion coefficient of Si is the same as that of the optical glass substrate, but the metal film material has a coefficient 1.5 to 2 times.

【0050】この成膜基板とガラス基板からなる電極基
板とを陽極接合すると、相乗効果で、ポリシリコン或い
はアモルファスシリコン界面から剥離が起きる。
When the film-forming substrate and the electrode substrate formed of a glass substrate are anodically bonded, separation occurs from the interface of polysilicon or amorphous silicon due to a synergistic effect.

【0051】このように、光学研磨基板にポリシリコン
膜やアモルファスシリコン膜を介在膜として成膜するこ
とで、光学研磨基板と介在膜が同様物質のSi系である
ことから、平面性が良く、表面酸化を無視することがで
き、光学研磨基板の管理と運用が容易になり、また振動
板の表面性も良く、酸化することもなく、特に部分的な
加熱や電圧印加も必要でなくなる。
As described above, by forming a polysilicon film or an amorphous silicon film as an intervening film on the optically polished substrate, the optically polished substrate and the intervening film are made of the same material, ie, a Si-based material. Oxidation of the surface can be neglected, the management and operation of the optically polished substrate can be facilitated, and the surface properties of the vibration plate are good, there is no oxidation, and there is no need for partial heating or voltage application.

【0052】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
の製造方法の第6実施形態について図6を参照して説明
する。この実施形態においては、光学研磨基板21に介
在膜22を介することなく直接導電性材料からなる振動
板膜23を成膜している。そして、この光学研磨基板2
1と第2ガラス基板3と重ね合わせ、光学研磨基板21
側にFe等からなる電極41を、第2ガラス基板3側に
Fe等からなる電極42を配置し、DC電源43から電
極25にOV、電極基板側電極26にDC電圧(−0.
5〜2KV)を印加するとともに、振動板膜23と電極
基板側電極26との間にDC電圧(−0.5〜2KV)
を印加し、更にAC電源44から電極25と振動板膜2
3との間にAC電圧(3〜20V)をそれぞれ重畳して
印加する。
Next, a sixth embodiment of the method for manufacturing an ink jet head according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the diaphragm film 23 made of a conductive material is formed directly on the optical polishing substrate 21 without the interposition of the intervening film 22. And this optical polishing substrate 2
1 and the second glass substrate 3 are superimposed, and the optically polished substrate 21
The electrode 41 made of Fe or the like is disposed on the side of the second glass substrate 3 and the electrode 42 made of Fe or the like is disposed on the side of the second glass substrate 3. OV is applied from the DC power supply 43 to the electrode 25, and DC voltage (−0.
5 to 2 KV) and a DC voltage (−0.5 to 2 KV) between the diaphragm film 23 and the electrode substrate side electrode 26.
And the electrode 25 and the diaphragm 2
AC voltage (3 to 20 V) is superimposed and applied between them.

【0053】これにより、電極41と電極42との間に
印加するDC電圧により振動板膜23と第2ガラス基板
3との間でイオン結合による陽極接合が行われるととも
に、振動板膜23はAC電圧が印加されることで急激に
温度が350℃〜400℃に上昇して、密着性の弱い
(イオン結合が生じていない)光学研磨基板21との間
で剥離が生じる。
Thus, the anodic bonding between the diaphragm film 23 and the second glass substrate 3 is performed by the DC voltage applied between the electrode 41 and the electrode 42, and the diaphragm film 23 is When the voltage is applied, the temperature rapidly rises to 350 ° C. to 400 ° C., and peeling occurs from the optical polishing substrate 21 having weak adhesion (no ionic bonding occurs).

【0054】このように、光学研磨基板に導電性材料か
らなる振動板となる膜を成膜し、ヘッド構成部品と接合
した後、光学研磨基板を剥離することで、振動板が形成
されるので、厚さバラツキの少ない高精度な振動板を形
成することができて、ヘッドの信頼性が向上する。ま
た、薄膜の振動板を光学研磨基板に接合した状態で取扱
えるので、取扱いが容易になり、プロセス工程が短縮で
き、工程が簡略であり、しかも光学研磨基板は再利用可
能であるので、ヘッドの低コスト化を図れる。さらに、
介在膜が存在しないので、剥離面は光学研磨基板面を再
現したものとなり、洗浄も必要でなく、利用効率が高く
なる。
As described above, the diaphragm is formed by forming a film serving as a diaphragm made of a conductive material on the optical polishing substrate, bonding the film to a head component, and then peeling the optical polishing substrate. A highly accurate diaphragm having a small thickness variation can be formed, and the reliability of the head can be improved. In addition, since the thin film diaphragm can be handled in a state of being bonded to the optical polishing substrate, the handling is easy, the process steps can be shortened, the process is simple, and the optical polishing substrate can be reused. Cost can be reduced. further,
Since there is no intervening film, the peeled surface reproduces the surface of the optically polished substrate, no cleaning is required, and the utilization efficiency is increased.

【0055】そして、光学研磨基板に導電性材料からな
る振動板となる膜を成膜し、この膜とヘッド構成部品と
を陽極接合するための直流電圧と膜を加熱するための交
流電圧とを重畳して印加することにより、イオン結合と
局所加熱による剥離を同時に行うことができて、プロセ
スが簡略化し、低コスト化を図れる。
Then, a film serving as a diaphragm made of a conductive material is formed on the optically polished substrate, and a DC voltage for anodic bonding the film and a head component and an AC voltage for heating the film are applied. By superimposing the application, ionic bonding and peeling by local heating can be performed at the same time, so that the process can be simplified and the cost can be reduced.

【0056】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
の製造方法の第7実施形態について図7を参照して説明
する。この実施形態においては、光学研磨基板21に介
在膜22を介することなく直接、磁性金属材料、例えば
Fe、Ni−Feなどからなる振動板膜45を成膜して
いる。そして、この光学研磨基板21と第2ガラス基板
3と重ね合わせ、光学研磨基板21側に銅等からなる電
極46を、第2ガラス基板3側に銅等からなる電極47
を配置し、DC電源43から電極46にOV、電極47
にDC電圧(例えば1kV)を印加するとともに、振動
板膜45と電極46とを接続する。
Next, a seventh embodiment of the method for manufacturing an ink jet head according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the diaphragm film 45 made of a magnetic metal material, for example, Fe, Ni—Fe, or the like is formed directly on the optical polishing substrate 21 without the interposition of the intervening film 22. Then, the optical polishing substrate 21 and the second glass substrate 3 are overlapped, and an electrode 46 made of copper or the like is provided on the optical polishing substrate 21 side, and an electrode 47 made of copper or the like is provided on the second glass substrate 3 side.
And an OV from the DC power supply 43 to the electrode 46 and the electrode 47
A DC voltage (for example, 1 kV) is applied to the diaphragm and the diaphragm film 45 and the electrode 46 are connected.

【0057】これにより、電極46と電極47との間に
印加するDC電圧により振動板膜45と第2ガラス基板
3との間でイオン結合による陽極接合が行われる。そし
て、図示しない誘電加熱装置を作動させることで、振動
板膜45が磁性材料からなるので、振動板膜45は誘電
加熱されて350℃〜400℃に温度が上昇し、振動板
膜45と密着性の弱い(イオン結合が生じていない)光
学研磨基板21との間で熱膨張差による剥離が生じる。
Thus, anodic bonding by ionic bonding is performed between the diaphragm film 45 and the second glass substrate 3 by the DC voltage applied between the electrodes 46 and 47. Then, by operating a dielectric heating device (not shown), the diaphragm film 45 is made of a magnetic material, so that the diaphragm film 45 is dielectrically heated and its temperature rises to 350 ° C. to 400 ° C. Separation occurs due to a difference in thermal expansion between the optical polishing substrate 21 and a weakly polished (no ionic bond) substrate 21.

【0058】このように、光学研磨基板に磁性材を含む
振動板となる膜を成膜し、この膜を誘導加熱すること
で、光学研磨基板を剥離することにより、上記第6実施
形態と同様に、介在膜が存在しないので、剥離面は光学
研磨基板面を再現したものとなり、洗浄も必要でなく、
利用効率が高くなる。なお、陽極接合に用いる治具(電
極)を磁性金属材料とすることにより、誘電加熱し、熱
伝達性差による膨張差で剥離分割することもできる。
As described above, the film to be the diaphragm containing the magnetic material is formed on the optically polished substrate, and the film is induction-heated to peel off the optically polished substrate. However, since there is no intervening film, the peeled surface is a reproduction of the optically polished substrate surface, and cleaning is not necessary,
Usage efficiency is increased. When a jig (electrode) used for anodic bonding is made of a magnetic metal material, dielectric heating can be performed, and separation and division can be performed based on a difference in expansion due to a difference in heat transfer.

【0059】なお、上記各実施形態においては、本発明
を静電型インクジェットヘッドの製造方法に適用した例
で説明したが、圧電素子などの電気機械変換素子を用い
るインクジェットヘッドの製造方法にも同様に適用する
ことができる。
In each of the above embodiments, the present invention has been described as an example in which the present invention is applied to a method of manufacturing an electrostatic ink jet head. However, the same applies to a method of manufacturing an ink jet head using an electromechanical transducer such as a piezoelectric element. Can be applied to

【0060】[0060]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るイン
クジェットヘッドの製造方法によれば、光学研磨面を有
する光学研磨基板に介在層を介して振動板となる膜を成
膜し、これにヘッド構成部品を接合した後、平面基板を
剥離する構成としたので、面精度の高い薄膜振動板を簡
単なプロセスで形成することができ、インクジェットヘ
ッドの低コスト化、信頼性の向上を図れる。
As described above, according to the method of manufacturing an ink jet head according to the present invention, a film serving as a diaphragm is formed on an optical polishing substrate having an optical polishing surface via an intervening layer. Since the flat substrate is peeled off after joining the head components, a thin film diaphragm having high surface accuracy can be formed by a simple process, and the cost and reliability of the ink jet head can be reduced.

【0061】ここで、介在層が熱硬化樹脂、リン化合
物、イオウ化合物又は硫酸化合物であり、振動板となる
膜がMo、W、Ni−Cr又はNiであるものとするこ
とにより、揮発ガスによって光学研磨基板を容易に振動
板となる膜から剥離することができるとともに、光学研
磨基板の再利用も容易になる。また、介在層が加熱時に
よって密着性が変化する材料からなるものとすることに
より、振動板となる膜の成膜が簡単になり、光学研磨基
板の再利用も簡単になる。さらに、介在層がキューリー
効果を有する材料からなるものとすることにより、剥離
界面に光学研磨基板の平面性を再現することができ、ヘ
ッド構成部品との接合面の均一性を確保できる。
Here, when the intervening layer is made of a thermosetting resin, a phosphorus compound, a sulfur compound or a sulfuric acid compound, and the film serving as the diaphragm is made of Mo, W, Ni—Cr or Ni, The optically polished substrate can be easily separated from the film to be the diaphragm, and the optically polished substrate can be easily reused. In addition, since the intervening layer is made of a material whose adhesiveness changes when heated, the formation of the film serving as the vibration plate is simplified, and the reuse of the optically polished substrate is also simplified. Furthermore, when the intervening layer is made of a material having a Curie effect, the planarity of the optical polishing substrate can be reproduced at the peeling interface, and the uniformity of the bonding surface with the head component can be ensured.

【0062】また、介在層が振動板となる膜と熱膨張係
数が異なる材料からなるものとすることにより、剥離界
面に光学研磨基板の平面性を再現することができ、ヘッ
ド構成部品との接合面の均一性を確保できるとともに、
光学研磨基板も介在膜を保持した状態で再利用すること
ができる。さらに、介在層がポリシリコン又はアモルフ
ァスシリコンからなるものとすることにより、平面性が
良く、表面酸化を無視して光学研磨基板の管理と運用を
行うことができ、振動板の表面性も向上する。
Further, since the intervening layer is made of a material having a different coefficient of thermal expansion from the film to be the diaphragm, the planarity of the optically polished substrate can be reproduced at the peeling interface, and the bonding with the head component can be performed. While ensuring the uniformity of the surface,
The optically polished substrate can also be reused while holding the intervening film. Further, since the intervening layer is made of polysilicon or amorphous silicon, the flatness is good, and the management and operation of the optically polished substrate can be performed ignoring surface oxidation, and the surface property of the diaphragm is also improved. .

【0063】本発明に係るインクジェットヘッドの製造
方法によれば、光学研磨面を有する光学研磨基板に直接
振動板となる膜を成膜し、これにヘッド構成部品を接合
した後、平面基板を剥離する構成としたので、光学研磨
基板の平面性を振動板に再現することができるととも
に、光学研磨基板の再利用効率も向上し、インクジェッ
トヘッドの低コスト化、信頼性の向上を図れる。
According to the method of manufacturing an ink jet head according to the present invention, a film to be a vibration plate is directly formed on an optical polishing substrate having an optical polishing surface, and a head component is joined to the film. With this configuration, the planarity of the optically polished substrate can be reproduced on the diaphragm, the reuse efficiency of the optically polished substrate can be improved, and the cost and reliability of the inkjet head can be reduced.

【0064】また、光学研磨基板に導電性材料からなる
振動板となる膜を成膜し、この膜とヘッド構成部品とを
陽極接合するための直流電圧と膜を加熱するための交流
電圧とを重畳して印加することで、簡単なプロセスで、
光学研磨基板の平面性を振動板に再現することができる
とともに、光学研磨基板の再利用効率も向上し、インク
ジェットヘッドの低コスト化を図れる。また、光学研磨
基板に磁性材を含む振動板となる膜を成膜し、この膜を
誘導加熱するものとすることによっても、簡単なプロセ
スで、光学研磨基板の平面性を振動板に再現することが
できるとともに、光学研磨基板の再利用効率も向上し、
インクジェットヘッドの低コスト化を図れる。
Further, a film serving as a diaphragm made of a conductive material is formed on the optically polished substrate, and a DC voltage for anodic bonding the film and a head component and an AC voltage for heating the film are applied. By superimposing and applying, with a simple process,
The planarity of the optically polished substrate can be reproduced on the vibration plate, the reuse efficiency of the optically polished substrate can be improved, and the cost of the inkjet head can be reduced. Also, by forming a film serving as a diaphragm containing a magnetic material on an optical polishing substrate and inducing this film by induction heating, the planarity of the optical polishing substrate can be reproduced on the diaphragm by a simple process. As well as improving the efficiency of reusing optically polished substrates,
The cost of the inkjet head can be reduced.

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

【図1】本発明に係る製造方法を適用して製造したイン
クジェットヘッドの振動板長手方向の断面説明図
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view in the longitudinal direction of a diaphragm of an inkjet head manufactured by applying a manufacturing method according to the present invention.

【図2】同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view of the head in a lateral direction of a diaphragm.

【図3】本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法
の第1実施形態の説明に供する説明図
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a first embodiment of a method for manufacturing an ink jet head according to the present invention;

【図4】同実施形態における流路基板の製造工程の一例
を説明する説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a manufacturing process of the flow channel substrate in the embodiment.

【図5】陽極接合におけるイオン電流と温度との関係の
説明に供する説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the relationship between ion current and temperature in anodic bonding;

【図6】本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法
の第6実施形態の説明に供する説明図
FIG. 6 is an explanatory view for explaining a sixth embodiment of the method for manufacturing an ink jet head according to the present invention;

【図7】本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法
の第6実施形態の説明に供する説明図
FIG. 7 is an explanatory view for explaining a sixth embodiment of the method for manufacturing an ink jet head according to the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第1ガラス基板、2…振動板、3…第2ガラス基
板、3…第3ガラス基板、4…ノズル、6…吐出室、7
…流体抵抗部、8…共通液室、14…凹部、15…電
極、16…ギャップ、21…光学研磨基板、22…介在
膜、23…振動板膜。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st glass substrate, 2 ... diaphragm, 3 ... 2nd glass substrate, 3 ... 3rd glass substrate, 4 ... nozzle, 6 ... discharge chamber, 7
... Fluid resistance part, 8 ... Common liquid chamber, 14 ... Concave part, 15 ... Electrode, 16 ... Gap, 21 ... Optical polishing substrate, 22 ... Intervening film, 23 ... Vibrating plate film.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インク滴を吐出するノズルが連通するイ
ンク流路と、このインク流路の壁面を形成する振動板
と、この振動板を変形変位させる手段とを備えたインク
ジェットヘッドの製造方法において、光学研磨面を有す
る光学研磨基板に介在層を介して前記振動板となる膜を
成膜し、これにヘッド構成部品を接合した後、前記平面
基板を剥離することを特徴とするインクジェットヘッド
の製造方法。
1. A method of manufacturing an ink jet head, comprising: an ink flow path to which a nozzle for discharging ink droplets communicates; a vibration plate forming a wall surface of the ink flow path; and means for deforming and displacing the vibration plate. An inkjet head, comprising: forming a film serving as the vibration plate on an optical polishing substrate having an optical polishing surface via an intervening layer; bonding a head component to the film; and peeling the flat substrate. Production method.
【請求項2】 請求項1に記載のインクジェットヘッド
の製造方法において、前記介在層が熱硬化樹脂、リン化
合物、イオウ化合物又は硫酸化合物であり、前記振動板
となる膜がMo、W、Ni−Cr又はNiであることを
特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
2. The method for manufacturing an ink jet head according to claim 1, wherein the intervening layer is made of a thermosetting resin, a phosphorus compound, a sulfur compound or a sulfate compound, and the film serving as the diaphragm is made of Mo, W, Ni—. A method for manufacturing an inkjet head, wherein the method is Cr or Ni.
【請求項3】 請求項1に記載のインクジェットヘッド
の製造方法において、前記介在層が加熱時によって密着
性が変化する材料からなることを特徴とするインクジェ
ットヘッドの製造方法。
3. The method for manufacturing an ink jet head according to claim 1, wherein said intervening layer is made of a material whose adhesiveness changes with heating.
【請求項4】 請求項1に記載のインクジェットヘッド
の製造方法において、前記介在層がキューリー効果を有
する材料からなることを特徴とするインクジェットヘッ
ドの製造方法。
4. The method for manufacturing an ink jet head according to claim 1, wherein said intervening layer is made of a material having a Curie effect.
【請求項5】 請求項1に記載のインクジェットヘッド
の製造方法において、前記介在層が前記振動板となる膜
と熱膨張係数が異なる材料からなることを特徴とするイ
ンクジェットヘッドの製造方法。
5. The method for manufacturing an ink jet head according to claim 1, wherein the intervening layer is made of a material having a different coefficient of thermal expansion from the film to be the vibration plate.
【請求項6】 請求項1に記載のインクジェットヘッド
の製造方法において、前記介在層がポリシリコン又はア
モルファスシリコンからなることを特徴とするインクジ
ェットヘッドの製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein the intervening layer is made of polysilicon or amorphous silicon.
【請求項7】 インク滴を吐出するノズルが連通するイ
ンク流路と、このインク流路の壁面を形成する振動板
と、この振動板を変形変位させる手段とを備えたインク
ジェットヘッドの製造方法において、光学研磨面を有す
る光学研磨基板に直接前記振動板となる膜を成膜し、こ
れにヘッド構成部品を接合した後、前記平面基板を剥離
することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方
法。
7. A method of manufacturing an ink jet head comprising: an ink flow path to which a nozzle for discharging ink droplets communicates; a vibration plate forming a wall surface of the ink flow path; and means for deforming and displacing the vibration plate. A method of forming a film to be the vibration plate directly on an optical polishing substrate having an optical polishing surface, bonding a head component to the film, and then peeling the flat substrate.
【請求項8】 請求項7に記載のインクジェットヘッド
の製造方法において、前記光学研磨基板に導電性材料か
らなる振動板となる膜を成膜し、この膜とヘッド構成部
品とを陽極接合するための直流電圧と前記膜を加熱する
ための交流電圧とを重畳して印加することを特徴とする
インクジェットヘッドの製造方法。
8. The method for manufacturing an ink jet head according to claim 7, wherein a film serving as a diaphragm made of a conductive material is formed on the optical polishing substrate, and the film and the head component are anodic-bonded. A method for manufacturing an ink jet head, wherein a DC voltage and a AC voltage for heating the film are superimposed and applied.
【請求項9】 請求項7に記載のインクジェットヘッド
の製造方法において、前記光学研磨基板に磁性材を含む
振動板となる膜を成膜し、この膜を誘導加熱することを
特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
9. The method for manufacturing an ink jet head according to claim 7, wherein a film serving as a vibration plate containing a magnetic material is formed on the optical polishing substrate, and the film is induction-heated. Manufacturing method.
【請求項10】 インク滴を吐出するノズルが連通する
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、この振動板を変形変位させる手段とを備えたインク
ジェットヘッドにおいて、前記振動板が光学研磨面を有
する光学研磨基板に成膜されてヘッド構成部品と接合さ
れた後、前記平面基板が剥離され、他のヘッド構成部品
と接合されていることを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
10. An ink jet head comprising: an ink flow path through which a nozzle for discharging ink droplets communicates; a vibration plate forming a wall surface of the ink flow path; and means for deforming and displacing the vibration plate. An ink jet head, wherein a plate is formed on an optical polishing substrate having an optical polishing surface and bonded to a head component, and then the flat substrate is peeled off and bonded to another head component.
JP2000216245A 2000-07-17 2000-07-17 Ink jet head and its manufacturing method Pending JP2002029060A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000216245A JP2002029060A (en) 2000-07-17 2000-07-17 Ink jet head and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000216245A JP2002029060A (en) 2000-07-17 2000-07-17 Ink jet head and its manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002029060A true JP2002029060A (en) 2002-01-29

Family

ID=18711539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000216245A Pending JP2002029060A (en) 2000-07-17 2000-07-17 Ink jet head and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002029060A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006123518A (en) * 2004-09-28 2006-05-18 Seiko Epson Corp Piezoelectric actuator, liquid ejection device, and manufacturing method of piezoelectric actuator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006123518A (en) * 2004-09-28 2006-05-18 Seiko Epson Corp Piezoelectric actuator, liquid ejection device, and manufacturing method of piezoelectric actuator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI343324B (en) Print head with thin membrane
TWI384661B (en) Microelectromechanical device and method of forming a device with a piezoelectric transducer
JP4386924B2 (en) Method for forming piezoelectric actuator of inkjet head
WO1997003834A1 (en) Laminated head for ink jet recording, production method thereof, and printer equipped with the recording head
JP2002134806A (en) Piezoelectric film actuator, liquid injection head, and method of manufacturing the same
JP4654458B2 (en) Silicon member anodic bonding method, ink jet head manufacturing method using the same, ink jet head and ink jet recording apparatus using the same
JP4321574B2 (en) Nozzle substrate manufacturing method, droplet discharge head manufacturing method, droplet discharge head, and droplet discharge apparatus
JP2008055871A (en) Piezoelectric element
JP2003309303A (en) Method for manufacturing piezoelectric film type actuator, and method for manufacturing liquid injection head
JP2002029060A (en) Ink jet head and its manufacturing method
JP2009061614A (en) Inkjet head, and manufacturing method for inkjet head
JP2005169965A (en) Manufacturing method for liquid discharge head
JP2008087443A (en) Inkjet head, and its manufacturing method
JP2000108342A (en) Ink jet head and manufacture thereof
JP2006212971A (en) Inkjet head and inkjet recorder using inkjet head
JPH05155022A (en) Base for liquid injection recording head, manufacture of the base, liquid injection recording head using the same base, manufacture of the same recording head and recording device equipped with the same recording head
JP2004209713A (en) Manufacturing method for inkjet head
JP2003211655A (en) Inkjet head and its manufacturing method
JP2009149023A (en) Exothermal resistance element component and thermal printer
JPH04279354A (en) Manufacture of piezoelectric actuator element for pulse droplet bonding apparatus
JP2004209707A (en) Manufacturing method for inkjet head
JP2005144822A (en) Liquid discharge head and its manufacturing method
JP2001047627A (en) Ink jet head
JP2002316418A (en) Printer head and method of making the same
JP2000108343A (en) Ink jet head