JP2002036541A - Liquid jet head and method of manufacturing the same - Google Patents

Liquid jet head and method of manufacturing the same

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JP2002036541A
JP2002036541A JP2000219803A JP2000219803A JP2002036541A JP 2002036541 A JP2002036541 A JP 2002036541A JP 2000219803 A JP2000219803 A JP 2000219803A JP 2000219803 A JP2000219803 A JP 2000219803A JP 2002036541 A JP2002036541 A JP 2002036541A
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diaphragm
droplet discharge
discharge head
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邦裕 山中
Kenichiro Hashimoto
憲一郎 橋本
Yasutarou Kobata
八州太郎 木幡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid jet head wherein a diaphragm can be driven by a low voltage and the durability is improved. SOLUTION: The diaphragm is formed of a silicon layer having a high concentration P type impurity and the peak concentration of the P type impurity is set in the inner section of the diaphragm in the depth direction of the diaphragm. It is preferable that the diaphragm has a concentration inclination of the P type impurity that becomes lower as it goes toward the liquid chamber and a concentration inclination thereof that becomes lower as it goes toward the opposite the liquid chamber.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は液滴吐出ヘッド及びその
製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a droplet discharge head and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の
画像記録装置或いは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液滴吐出ヘッドである
インクジェットヘッドとしては、インク滴を吐出するノ
ズルと、このノズルが連通する液室(加圧液室、圧力
室、吐出室、インク流路等とも称される。)と、液室内
のインクを加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備
えて、圧力発生手段で発生した圧力で液室インクを加圧
することによってノズルからインク滴を吐出させる。
2. Description of the Related Art An ink jet head, which is a liquid drop discharge head used in an image recording apparatus such as a printer, a facsimile, a copying apparatus, or the like, is used as an ink jet recording apparatus. A pressure chamber including a communicating liquid chamber (also referred to as a pressurized liquid chamber, a pressure chamber, a discharge chamber, an ink flow path, etc.) and pressure generating means for generating pressure for pressurizing the ink in the liquid chamber; The ink droplets are ejected from the nozzles by pressurizing the liquid chamber ink with the pressure generated in step (1).

【0003】従来のインクジェットヘッドとしては、圧
電素子を用いて液室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、液室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、液室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。
A conventional ink jet head is of a piezo type which discharges ink droplets by deforming and displacing a diaphragm forming a wall surface of a liquid chamber by using a piezoelectric element, and a heating resistor disposed in the liquid chamber. Bubble type that generates bubbles by ink film boiling using a body and ejects ink droplets, and vibrates with electrostatic force using a vibrating plate (or an electrode integrated therewith) that forms the wall surface of the liquid chamber and electrodes There is an electrostatic type in which ink droplets are ejected by deforming and displacing a plate.

【0004】上述したピエゾ型あるいは静電型のように
振動板を用いるインクジェットヘッドにあっては、振動
板の機械的変位特性はインク摘吐出特性に大きく影響
し、振動板の薄膜化、高精度化が必要になる。
In an ink jet head using a diaphragm such as the piezo type or the electrostatic type described above, the mechanical displacement characteristics of the diaphragm greatly affect the ink picking and discharging characteristics. Is required.

【0005】そこで、従来のインクジェットヘッドにお
いては、特開平6−23986号公報、特開平6−71
882号公報あるいは特開平9−267479公報など
に記載されているように、振動板を形成するシリコン基
板にボロンを拡散した高濃度ボロン拡散層を形成し、こ
のシリコン基板を異方性エッチングすることにより、高
濃度ボロン拡散層でエッチングストップすることから、
高濃度ボロン拡散層による振動板を形成するようにして
いる。
Therefore, in the conventional ink jet head, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 6-23986 and Hei 6-71
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 882 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-267479, a high-concentration boron diffusion layer in which boron is diffused is formed on a silicon substrate forming a diaphragm, and this silicon substrate is anisotropically etched. As a result, the etching is stopped at the high concentration boron diffusion layer,
A diaphragm made of a high-concentration boron diffusion layer is formed.

【0006】このように、シリコン基板に振動板となる
高濃度ボロン層を形成する方法としては、板状の拡散源
(BNやB23)を用いた固体拡散法、Br3を拡散す
る気相拡散法又はボロンを高エネルギーで注入するイオ
ン注入法或いはB23を有機溶媒に分散させウエハ上に
スピンコートする塗布拡散法などが知られている。
As described above, as a method of forming a high-concentration boron layer serving as a diaphragm on a silicon substrate, a solid diffusion method using a plate-like diffusion source (BN or B 2 O 3 ), or a method of diffusing Br 3 is used. There are known a gas phase diffusion method, an ion implantation method in which boron is implanted with high energy, and a coating diffusion method in which B 2 O 3 is dispersed in an organic solvent and spin-coated on a wafer.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した固
体拡散法、気相拡散法及び塗布拡散法にあっては、シリ
コン基板の表面(電極表面と対向することになる面)か
らボロンを拡散するので、振動板を形成したときに振動
板の厚さ方向では液室と反対側の表面に高濃度領域(ピ
ーク濃度領域)が発生し易くなる。また、イオン注入法
にあっても、振動板の厚さや装置上のスペースに制限が
あるので、同様に、液室と反対側の表面にピーク濃度領
域ができやすい。
However, in the above-described solid diffusion method, vapor phase diffusion method and coating diffusion method, boron is diffused from the surface of the silicon substrate (the surface facing the electrode surface). Therefore, when the diaphragm is formed, a high-concentration region (peak concentration region) is likely to be generated on the surface opposite to the liquid chamber in the thickness direction of the diaphragm. In addition, even in the ion implantation method, the thickness of the diaphragm and the space on the apparatus are limited, and similarly, a peak concentration region is likely to be formed on the surface opposite to the liquid chamber.

【0008】ところで、ボロンドープ層は、ボロン濃度
が高くなればなる程、引張り応力が強くなるため、上述
したようにピーク濃度領域が液室と反対側表面に位置し
ていると、振動板には液室側に凸状に反ろうとする力が
作用することとなる。
In the case of a boron-doped layer, the higher the boron concentration, the higher the tensile stress. Therefore, if the peak concentration region is located on the surface opposite to the liquid chamber as described above, the vibration plate will A force to warp convexly acts on the liquid chamber side.

【0009】このように、従来のインクジェットヘッド
にあっては、振動板に液室側に反らす方向で作用する引
張り応力がかかっているため、振動板を電極側に所定量
変位させるための駆動電圧が高くなり、また、応力に逆
らって変形させることから振動板の耐久性(繰り返し振
動特性)が低くなるという課題がある。
As described above, in the conventional ink jet head, since the diaphragm is subjected to the tensile stress acting in the direction of warping toward the liquid chamber, the driving voltage for displacing the diaphragm toward the electrode by a predetermined amount is applied. In addition, there is a problem that the durability (repeated vibration characteristics) of the diaphragm is lowered because the diaphragm is deformed against the stress.

【0010】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、振動板の耐久性を向上して、信頼性を向上した
液滴吐出ヘッドを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a droplet discharge head with improved durability by improving the durability of a diaphragm.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板が高濃度の
P型不純物シリコン層からなり、振動板の厚さ方向で振
動板内部にP型不純物のピーク濃度を有している構成と
したものである。
In order to solve the above-mentioned problems, in the droplet discharge head according to the present invention, the diaphragm is made of a high-concentration P-type impurity silicon layer, and the diaphragm is arranged in the thickness direction of the diaphragm. The structure has a peak concentration of a P-type impurity therein.

【0012】ここで、振動板は、振動板の厚さ方向で、
液室方向及び液室と逆方向に向かって、それぞれ、低濃
度になるP型不純物の濃度勾配を有していることが好ま
しい。また、振動板の液室と反対側の表面のP型不純物
濃度が1*1020(atom/cm3)を越えないこと
が好ましい。
Here, the diaphragm is arranged in the thickness direction of the diaphragm.
It is preferable to have a concentration gradient of the P-type impurity that decreases in the liquid chamber direction and in the direction opposite to the liquid chamber. Further, it is preferable that the P-type impurity concentration on the surface of the diaphragm opposite to the liquid chamber does not exceed 1 * 10 20 (atom / cm 3 ).

【0013】さらに、振動板の液室側表面の前記P型不
純物の濃度と液室と反対側表面のP型不純物濃度との差
が1*1020(atom/cm3)を越えないことが好
ましい。この場合、振動板の液室側表面の前記P型不純
物の濃度と液室と反対側表面のP型不純物濃度との差が
3*1019(atom/cm3)を越えないことがより
好ましい。さらにまた、高濃度P型不純物としては高濃
度ボロンを用いることができる。また、液滴吐出ヘッド
としては、振動板と対向する電極を有し、振動板を静電
力で変形変位させて液滴を吐出させるものであることが
好ましい。
Further, the difference between the concentration of the P-type impurity on the surface of the vibration plate on the liquid chamber side and the concentration of the P-type impurity on the surface on the side opposite to the liquid chamber may not exceed 1 * 10 20 (atom / cm 3 ). preferable. In this case, it is more preferable that the difference between the concentration of the P-type impurity on the surface of the vibration plate on the liquid chamber side and the concentration of the P-type impurity on the surface on the side opposite to the liquid chamber does not exceed 3 * 10 19 (atom / cm 3 ). . Furthermore, high-concentration boron can be used as the high-concentration P-type impurity. Further, it is preferable that the droplet discharge head has an electrode facing the diaphragm and discharges the droplet by deforming and displacing the diaphragm with electrostatic force.

【0014】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法
は、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
シリコン基板にボロンを拡散した後、ボロン拡散層の表
面を酸化する構成としたものである。ここで、シリコン
基板にボロンを拡散した後、ボロン拡散層の表面を研磨
処理し、次いでこのボロン拡散層の表面を酸化すること
が好ましい。
A method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention is a method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention,
After the boron is diffused into the silicon substrate, the surface of the boron diffusion layer is oxidized. Here, it is preferable that after the boron is diffused into the silicon substrate, the surface of the boron diffusion layer is polished, and then the surface of the boron diffusion layer is oxidized.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図1は本発明を適用した静電
型インクジェットヘッドの分解斜視説明図、図2は同ヘ
ッドの透過状態で示す上面説明図、図3は同ヘッドの液
室長辺方向に沿う模式的断面説明図、図4は同ヘッドの
液室短辺方向に沿う模式的断面説明図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view of an electrostatic ink jet head to which the present invention is applied, FIG. 2 is a top view illustrating the head in a transparent state, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the same head along a long side of a liquid chamber. FIG. 4 is a schematic cross-sectional explanatory view along the liquid chamber short side direction of the head.

【0016】このインクジェットヘッドは、第一基板で
ある振動板/液室基板1と、振動板/液室基板1の下側
に設けた第二基板である電極基板3と、振動板/液室基
板1の上側に設けた第三基板であるノズル板4とを重ね
て接合した積層構造体であり、これらにより、複数のノ
ズル5、各ノズル5が連通するインク流路である液室
6、液室6に流体抵抗部7を介して連通する共通インク
室8などを形成している。
This ink jet head includes a diaphragm / liquid chamber substrate 1 as a first substrate, an electrode substrate 3 as a second substrate provided below the diaphragm / liquid chamber substrate 1, and a diaphragm / liquid chamber. It is a laminated structure in which a nozzle plate 4 which is a third substrate provided on the upper side of the substrate 1 is overlapped and joined, whereby a plurality of nozzles 5, a liquid chamber 6 which is an ink flow path communicating with each nozzle 5, A common ink chamber 8 and the like communicating with the liquid chamber 6 via a fluid resistance portion 7 are formed.

【0017】振動板/液室基板1には、液室6及びこの
液室6の底部となる壁面を形成する振動板10、各液室
6を隔てる隔壁11を形成する凹部、共通インク室8を
形成する凹部などを形成している。この振動板/液室基
板1は、シリコン基板に振動板となる厚み(深さ)に高
濃度不純物であるボロンを拡散し、この高濃度ボロンド
ープ層をエッチングストップ層として異方性エッチング
を行うことにより液室6となる凹部等を形成するときに
所望の厚さの振動板5を得たものである。なお、高濃度
P型不純物としては、ボロンの他、ガリウム、アルミニ
ウム等も用いることができる。
The vibration plate / liquid chamber substrate 1 includes a liquid chamber 6, a vibration plate 10 forming a bottom wall of the liquid chamber 6, a recess forming a partition 11 separating each liquid chamber 6, and a common ink chamber 8. Are formed. The diaphragm / liquid chamber substrate 1 diffuses boron, which is a high-concentration impurity, to a thickness (depth) serving as a diaphragm on a silicon substrate, and performs anisotropic etching using the high-concentration boron-doped layer as an etching stop layer. Thus, a diaphragm 5 having a desired thickness is obtained when forming a concave portion or the like that becomes the liquid chamber 6 by the method described above. Note that gallium, aluminum, or the like can be used as the high-concentration P-type impurity in addition to boron.

【0018】なお、振動板/液室基板1の全面には、イ
ンクジェット駆動時に絶縁破壊やショートが起こるのを
防止するため熱酸化により0.1μmのSiO2などの絶
縁膜を成膜している。
An insulating film of 0.1 μm SiO 2 or the like is formed on the entire surface of the vibration plate / liquid chamber substrate 1 by thermal oxidation in order to prevent dielectric breakdown and short circuit during ink jet driving. .

【0019】電極基板3には、凹部14を形成して、こ
の凹部14の底面に振動板10に所定のギャップ16を
置いて対向する電極15を形成し、この電極15と振動
板10によって、振動板15を変位させて液室6の内容
積を変化させるアクチュエータ部を構成している。この
電極基板3の電極15上には振動板10との接触によっ
て電極15が破損するのを防止するため、例えば0.1
μm厚のSiO2などの絶縁層17を成膜している。な
お、電極15を電極基板3の端部付近まで延設して外部
駆動回路と接続手段を介して接続するための電極パッド
部15aを形成している。
A concave portion 14 is formed in the electrode substrate 3, and a counter electrode 15 is formed on the bottom surface of the concave portion 14 with a predetermined gap 16 in the diaphragm 10. An actuator unit that changes the internal volume of the liquid chamber 6 by displacing the diaphragm 15 is configured. To prevent the electrode 15 from being damaged by contact with the diaphragm 10 on the electrode 15 of the electrode substrate 3, for example, 0.1
An insulating layer 17 such as SiO 2 having a thickness of μm is formed. The electrode 15 extends to near the end of the electrode substrate 3 to form an electrode pad portion 15a for connecting to an external drive circuit via a connection means.

【0020】この電極基板3は、ガラス基板、また表面
に熱酸化膜3aを形成したSi基板上に、HF水溶液な
どでエッチングにより凹部14を形成し、この凹部14
に窒化チタンなどの高耐熱性を有する電極材料をスパッ
タ、CVD、蒸着などの成膜技術で所望の厚さに成膜
し、その後、フォトレジストを形成してエッチングする
ことにより、凹部14にのみ電極15を形成したもので
ある。この電極基板3と振動板/液室基板1とは陽極接
合、直接接合などのプロセスで接合している。
The electrode substrate 3 has a concave portion 14 formed on a glass substrate or a Si substrate having a thermal oxide film 3a formed on the surface thereof by etching with an HF aqueous solution or the like.
An electrode material having high heat resistance such as titanium nitride is formed to a desired thickness by a film forming technique such as sputtering, CVD, or vapor deposition, and then a photoresist is formed and etched, so that only the concave portion 14 is formed. The electrode 15 is formed. The electrode substrate 3 and the diaphragm / liquid chamber substrate 1 are joined by processes such as anodic joining and direct joining.

【0021】ここでは、電極15は、シリコン基板にエ
ッチングで形成した深さ0.3μmの凹部14内に窒化
チタンを0.1μmの厚さにスパッタし形成している。
したがって、このヘッドにおいては、電極基板3と振動
板/液室基板1とを接合した後のギャップ16の長さ
(振動板10と電極15との間隔)は、0.2μmとな
っている。
Here, the electrode 15 is formed by sputtering titanium nitride to a thickness of 0.1 μm in a recess 14 having a depth of 0.3 μm formed by etching a silicon substrate.
Therefore, in this head, the length of the gap 16 after the electrode substrate 3 and the diaphragm / liquid chamber substrate 1 are joined (the distance between the diaphragm 10 and the electrode 15) is 0.2 μm.

【0022】また、ノズル板4は、厚さ50μmのステ
ンレス材(SUS)を用いて、ノズル5、液体抵抗部7
及び共通インク液室へ外部からインクを供給するための
インク供給口19を形成している。
The nozzle plate 4 is made of stainless steel (SUS) having a thickness of 50 μm.
And an ink supply port 19 for supplying ink from outside to the common ink liquid chamber.

【0023】次に本発明に係るインクジェットヘッドの
製造工程の第1実施形態について図5及び図6をも参照
して説明する。まず、図5(a)に示すような結晶面方
位(110)の厚さ500μmのSi基板20を用い
て、このSi基板20の表面に固体拡散法によりボロン
を拡散することにより、同図(b)に示すように高濃度
ボロン拡散層21aを形成する。
Next, a first embodiment of the manufacturing process of the ink jet head according to the present invention will be described with reference to FIGS. First, using a 500 μm-thick Si substrate 20 having a crystal plane orientation (110) as shown in FIG. 5A, boron is diffused into the surface of the Si substrate 20 by a solid state diffusion method. A high-concentration boron diffusion layer 21a is formed as shown in FIG.

【0024】より具体的には、Si基板20と固体拡散
源(BNやB23)を対向させて750℃の温度の炉の
中にセットする。この炉の中には0.25%の酸素を混
入して窒素を流した状態にしておく。そして、その炉の
温度を7℃/分のレートで1150℃の温度まで上昇さ
せ、その状態で50分間保持した後、同じく7℃/分の
レートで750℃の温度まで下げることにより、同図
(b)に示すように、高濃度ボロン拡散層21が形成さ
れる。
More specifically, the Si substrate 20 and a solid diffusion source (BN or B 2 O 3 ) are set in a furnace at a temperature of 750 ° C. so as to face each other. In this furnace, 0.25% of oxygen is mixed and nitrogen is allowed to flow. Then, the temperature of the furnace is raised to a temperature of 1150 ° C. at a rate of 7 ° C./min, and the state is maintained for 50 minutes, and then lowered to a temperature of 750 ° C. at a rate of 7 ° C./min. As shown in (b), a high-concentration boron diffusion layer 21 is formed.

【0025】なお、この他BBr3を用いた気相拡散
法、ボロンを高エネルギーで注入するイオン注入法又は
23を有機溶媒に分散させウエハ上にスピンコートす
る塗布拡散法でも、高濃度ボロン拡散層21aを形成で
きる。
In addition, a vapor phase diffusion method using BBr 3 , an ion implantation method in which boron is implanted with high energy, or a coating diffusion method in which B 2 O 3 is dispersed in an organic solvent and spin-coated on a wafer is also used. The concentration boron diffusion layer 21a can be formed.

【0026】その後、Si基板20表面に形成されたB
23層をフッ酸により除去することにより高濃度ボロン
ドープ層が形成される。
Thereafter, the B formed on the surface of the Si substrate 20 is
By removing the 2 O 3 layer with hydrofluoric acid, a high-concentration boron-doped layer is formed.

【0027】この段階で得られた高濃度ボロンドープ層
21a(Si基板20表面から厚さ方向に2μmの範
囲)は、図7に短破線aで示すように表面(液室側と反
対側の表面)が濃度の最も高くなる濃度分布を有してい
る。
The high-concentration boron-doped layer 21a (range of 2 μm in the thickness direction from the surface of the Si substrate 20) obtained at this stage has a surface (surface opposite to the liquid chamber side) as shown by a short broken line a in FIG. ) Has the highest concentration distribution.

【0028】そこで、次に、Si基板20表面を酸化す
ることにより同図(c)に示すように酸化膜22を形成
する。ここでは、酸化条件を、O2ガス6sccm、H2
ガス9sccm、900℃−60分として約2000Å
の厚さの酸化膜22を形成した。その後、同図(d)に
示すようにSi基板20表面に形成した酸化膜22をフ
ッ酸により除去することによりSi基板表面層が形成し
た。
Then, the surface of the Si substrate 20 is oxidized to form an oxide film 22 as shown in FIG. Here, the oxidation conditions were O 2 gas 6 sccm, H 2
Gas: 9 sccm, 900 ° C for 60 minutes, approx.
An oxide film 22 having a thickness of 5 mm was formed. Thereafter, as shown in FIG. 3D, the oxide film 22 formed on the surface of the Si substrate 20 was removed with hydrofluoric acid to form a surface layer of the Si substrate.

【0029】このときSi基板20表面から酸化膜22
によってボロンが吸い出されるので、Si基板20の表
面をなす高濃度ボロン拡散層21は、図7に実線bで示
すように、振動板厚さ方向で内部に高濃度ボロンのピー
ク濃度を有する濃度分布となる。
At this time, the oxide film 22 is removed from the surface of the Si substrate 20.
7, the high-concentration boron diffusion layer 21 forming the surface of the Si substrate 20 has a high-concentration boron concentration inside the diaphragm in the thickness direction of the diaphragm, as indicated by the solid line b in FIG. Distribution.

【0030】その後、ボロンの拡散により荒れている、
Si基板20表面を直接接合できるようにするため、C
MP(chemical-mechanical-polishing)によって表面
粗さRa=0.5nm以下の表面性を有する高濃度ボロ
ン拡散層21を得た。このCMPではSi基板20の最
表層を1000Å以下の研磨量で面内均一に研磨できる
ので、高濃度ボロン拡散層21の変化は微量である。こ
の場合、その研磨量を見込んで、ボロンを拡散させる拡
散条件とSi基板20表面を酸化させる酸化条件を決定
すればよい。
After that, it is rough due to the diffusion of boron.
To enable direct bonding of the surface of the Si substrate 20, C
A high-concentration boron diffusion layer 21 having a surface roughness Ra = 0.5 nm or less was obtained by MP (chemical-mechanical-polishing). In this CMP, since the outermost layer of the Si substrate 20 can be uniformly polished in a plane with a polishing amount of 1000 ° or less, the change of the high-concentration boron diffusion layer 21 is very small. In this case, diffusion conditions for diffusing boron and oxidation conditions for oxidizing the surface of the Si substrate 20 may be determined in consideration of the polishing amount.

【0031】次に、上述したようにして得られたシリコ
ン基板20を図6(a)に示すように別途製作した電極
基板3上に直接接合する。ここでは、減圧下でプリボン
ドされたものに温度900℃、1時間の熱処理を行って
接合した。
Next, the silicon substrate 20 obtained as described above is directly bonded onto the separately manufactured electrode substrate 3 as shown in FIG. Here, the pre-bonded material under reduced pressure was subjected to a heat treatment at a temperature of 900 ° C. for one hour to be joined.

【0032】そして、同図(b)に示すように、厚さ5
00μmのSi基板40の上部表面を研磨して、厚さ1
00μmにした後、同図(c)に示すように、接合され
た電極基板3とSi基板20の全面にLP−CVDによ
りシリコン窒化膜24を成膜する。
Then, as shown in FIG.
The upper surface of the 00 μm Si substrate 40 was polished to a thickness of 1 μm.
After that, the silicon nitride film 24 is formed on the entire surface of the bonded electrode substrate 3 and Si substrate 20 by LP-CVD as shown in FIG.

【0033】次いで、Si基板20上に形成されたシリ
コン窒化膜24上にレジストをコーティングし、露光、
現象を行って液室6及び共通インク室8などに対応する
レジストパターンを形成する。このとき、電極基板3の
電極15と液室6のレジストパターンとが一致するよう
にIR光によりアライメントする。次に、Si基板20
上のシリコン窒化膜24をドライエッチにより除去し、
レジストを除去することにより、同図(d)に示すよう
に、シリコン窒化膜24のパターン25を形成する。
Next, a resist is coated on the silicon nitride film 24 formed on the Si substrate 20 and exposed,
By performing the phenomenon, a resist pattern corresponding to the liquid chamber 6 and the common ink chamber 8 is formed. At this time, alignment is performed by IR light so that the electrode 15 of the electrode substrate 3 and the resist pattern of the liquid chamber 6 match. Next, the Si substrate 20
The upper silicon nitride film 24 is removed by dry etching,
By removing the resist, a pattern 25 of the silicon nitride film 24 is formed as shown in FIG.

【0034】そして、KOH(10wt%)水溶液に浸
し、Si基板20をエッチングすると、このときパター
ニングした側の開口部からエッチングが進みボロン濃度
が1E20/cm3である深さに達した時、エッチング
がストップ(エッチレートが極端に下がり)し、同図
(e)に示すように液室6となる凹部と高濃度ボロンド
ープシリコン(高濃度ボロン拡散層21)からなる振動
板10が形成される。これにノズル板4を接合すること
により前述のようなインクジェットヘッドが得られる。
When the Si substrate 20 is etched by immersion in a KOH (10 wt%) aqueous solution, the etching proceeds from the opening on the patterned side, and when the boron concentration reaches a depth of 1E20 / cm 3 , the etching is performed. Is stopped (the etch rate becomes extremely low), and as shown in FIG. 3E, a concave portion serving as the liquid chamber 6 and a diaphragm 10 made of high-concentration boron-doped silicon (high-concentration boron diffusion layer 21) are formed. . By joining the nozzle plate 4 to this, the above-described ink jet head is obtained.

【0035】このインクジェットヘッドにおける振動板
10は、上述したように振動板10の厚さ方向でが図7
に実線bで示すように振動板内部にピーク濃度を持ち、
液室6側と液室6と反対側である電極15側に向かって
それぞれ低濃度になる高濃度ボロンの濃度勾配を有して
いる。
As described above, the vibration plate 10 in this ink jet head is the same as that shown in FIG.
Has a peak concentration inside the diaphragm as shown by a solid line b,
There is a concentration gradient of high-concentration boron that becomes lower in concentration toward the liquid chamber 6 and the electrode 15 side opposite to the liquid chamber 6.

【0036】したがって、振動板10に作用する高濃度
ボロンによる引っ張り応力は振動板10の内部が最も強
くなるので、振動板10を液室6側に凸状に反らせよう
とする力が緩和され、振動板10を電極15側に変形変
位させるために必要な駆動電圧が低くなって低電圧駆動
が可能になり、しかも耐久性(繰り返し振動特性)も向上
する。
Accordingly, the tensile stress caused by the high-concentration boron acting on the diaphragm 10 becomes strongest inside the diaphragm 10, so that the force for warping the diaphragm 10 to the liquid chamber 6 side in a convex shape is reduced. The driving voltage required for deforming and displacing the diaphragm 10 toward the electrode 15 is reduced, so that low-voltage driving becomes possible, and the durability (repeated vibration characteristics) is also improved.

【0037】そこで、振動板10の電極15側表面の高
濃度ボロンの濃度(単位はatom/cm3)と耐久性
についての評価試験を行った。 実施例1:KOH水溶液を用いた異方性エッチングによ
り、前述した製造方法を用いて、図8に実線bで示すよ
うに電極側表面濃度が1.00E+20の振動板を製作
した。なお、同図は、図9に示すように振動板10の電
極15側表面を「0μm」として振動板厚さ方向に向か
う濃度のプロフィルを示している(前述した図7も同様
である。)。
Then, an evaluation test was performed on the high-concentration boron concentration (unit: atom / cm 3 ) and durability on the surface of the diaphragm 10 on the electrode 15 side. Example 1 A diaphragm having an electrode-side surface concentration of 1.00E + 20 as shown by a solid line b in FIG. 8 was manufactured by anisotropic etching using a KOH aqueous solution and using the above-described manufacturing method. Note that FIG. 9 shows the concentration profile in the thickness direction of the diaphragm 10 with the surface of the diaphragm 10 on the electrode 15 side being “0 μm” as shown in FIG. 9 (the same applies to FIG. 7 described above). .

【0038】実施例2:実施例1と同様にして、図8に
一点鎖線cで示すように電極側表面濃度が1E18の振
動板を製作した。 実施例3:実施例1と同様にして、同図に二点鎖線dで
示すように電極側表面濃度が1.00E+19の振動板
を製作した。
Example 2 In the same manner as in Example 1, a diaphragm having an electrode-side surface concentration of 1E18 was manufactured as shown by a dashed line c in FIG. Example 3 In the same manner as in Example 1, a diaphragm having an electrode-side surface concentration of 1.00E + 19 was produced as shown by a two-dot chain line d in FIG.

【0039】比較例1:KOH水溶液を用いた異方性エ
ッチングにより、従来と同様にして同図に短破線aで示
すように電極側表面にピーク濃度がある振動板を製作し
た。
Comparative Example 1: A diaphragm having a peak concentration on the electrode side surface as shown by a short broken line a in FIG.

【0040】そして、これらの実施例1〜3及び比較例
1の各振動板を有するインクジェットヘッドを駆動周波
数10kHzで駆動して、特性劣化を生じる駆動回数を
測定することで、耐久性(繰り返し振動特性)を評価し
た。この結果を図10に示している。
Then, the inkjet head having each of the diaphragms of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 was driven at a drive frequency of 10 kHz, and the number of times of driving at which characteristic deterioration occurred was measured. Properties) were evaluated. This result is shown in FIG.

【0041】同図から分かるように、比較例1では1.
0*109回以下で特性劣化を生じたのに対し、実施例
1のものでは1.0*109回以上5.0*109回ま
で、実施例2のものでは1.0*1010回以上、実施例
3のものでは5.0*109回以上1.0*1010回ま
での駆動回数でも特性劣化を生じなかった。
As can be seen from FIG.
While the characteristic degradation occurred at 0 * 10 9 times or less, in the case of the first embodiment, 1.0 * 10 9 times or more to 5.0 * 10 9 times, and in the case of the second embodiment, 1.0 * 10 9 times. In the case of Example 3, the characteristics did not deteriorate even with the number of driving times of 5.0 * 10 9 times or more and 1.0 * 10 10 times.

【0042】したがって、電極15側表面の高濃度ボロ
ンの濃度が1*1020を越えない濃度にすることで、振
動板10の応力をより緩和することができて、低電圧駆
動化、耐久性の向上を図れる。より好ましくは、電極1
5側表面の高濃度ボロン濃度の8*1019を越えない濃
度にすることで、一層耐久性の向上を図ることができ
る。
Therefore, by setting the concentration of high-concentration boron on the surface of the electrode 15 to a concentration not exceeding 1 * 10 20 , the stress of the diaphragm 10 can be further reduced, and low-voltage driving and durability can be achieved. Can be improved. More preferably, electrode 1
The durability can be further improved by making the concentration not exceeding the high-concentration boron concentration of 8 * 10 19 on the 5-side surface.

【0043】次に、振動板10の液室6側表面の高濃度
ボロンの濃度と電極15側表面の高濃度ボロンの濃度と
関係についての評価試験を行った。 実施例4:EDP(エチレンジアミンピロカテコール)
水溶液を用いた異方性エッチングにより、前述した製造
方法を用いて、図11に実線bで示すように液室側表面
濃度が電極側表面濃度に対して1E20以上高い振動板
を製作した。
Next, an evaluation test was conducted on the relationship between the concentration of high-concentration boron on the surface of the vibration plate 10 on the liquid chamber 6 side and the concentration of high-concentration boron on the surface of the electrode 15 side. Example 4: EDP (ethylenediamine pyrocatechol)
A diaphragm having a surface concentration on the liquid chamber side higher than that on the electrode side by 1E20 or more as shown by a solid line b in FIG. 11 was manufactured by anisotropic etching using an aqueous solution and using the above-described manufacturing method.

【0044】実施例5:実施例4と同様にして、同図に
長破線cで示すように液室側表面濃度が電極側表面濃度
に対して略3E19高い振動板を製作した。 実施例6:実施例4と同様にして、同図に一点鎖線dで
示すように液室側表面濃度と電極側表面濃度が略同じ振
動板を製作した。
Example 5 In the same manner as in Example 4, a diaphragm having a surface concentration on the liquid chamber side approximately 3E19 higher than the surface concentration on the electrode side was manufactured as shown by a long broken line c in FIG. Example 6 In the same manner as in Example 4, a diaphragm having substantially the same liquid chamber-side surface concentration and electrode-side surface concentration as shown by the dashed line d in FIG.

【0045】実施例7:実施例4と同様にして、同図に
二点鎖線eで示すように液室側表面濃度に対して電極側
表面濃度が略3E19低い振動板を製作した。 実施例8:実施例4と同様にして、同図に長一点鎖線f
で示すように液室側表面濃度に対して電極側表面濃度が
略1E20低い振動板を製作した。
Example 7: In the same manner as in Example 4, a diaphragm having an electrode-side surface concentration lower by approximately 3E19 than a liquid-chamber-side surface concentration as shown by a two-dot chain line e in FIG. Example 8: In the same manner as in Example 4, FIG.
As shown in the figure, a diaphragm having the electrode-side surface concentration lower by about 1E20 than the liquid-chamber-side surface concentration was manufactured.

【0046】比較例2:EDP(エチレンジアミンピロ
カテコール)水溶液を用いた異方性エッチングにより、
従来と同様にして同図に短破線aで示すように電極側表
面にピーク濃度がある振動板を製作した。
Comparative Example 2: Anisotropic etching using an aqueous solution of EDP (ethylenediamine pyrocatechol)
A diaphragm having a peak concentration on the electrode side surface as shown by a short broken line a in FIG.

【0047】そして、これらの実施例4〜8及び比較例
2の各振動板を有するインクジェットヘッドを駆動周波
数10kHzで駆動して、特性劣化を生じる駆動回数を
測定することで、耐久性(繰り返し振動特性)を評価し
た。この結果を図12に示している。
Then, the inkjet head having each of the diaphragms of Examples 4 to 8 and Comparative Example 2 was driven at a driving frequency of 10 kHz, and the number of times of driving at which characteristic deterioration occurred was measured. Properties) were evaluated. This result is shown in FIG.

【0048】同図から分かるように、比較例2では1.
0*109回以下で特性劣化を生じたのに対し、実施例
4のものでは1.0*109回以上5.0*109回ま
で、実施例5〜7のものでは1.0*1010回以上、実
施例8のものでは5.0*10 9以上1.0*1010
までの駆動回数でも特性劣化を生じなかった。
As can be seen from FIG.
0 * 109In contrast to the example in
1.0 * 10 for 49More than 5.0 * 109Turn
In Examples 5 to 7, 1.0 * 10TenMore than once, real
5.0 * 10 in Example 8 91.0 * 10TenTimes
No characteristic degradation occurred even with the number of driving times up to.

【0049】したがって、振動板10の液室6側表面の
高濃度ボロンの濃度と電極15側表面の高濃度ボロンの
濃度との差が1*1020を越えないようにすることで耐
久性が向上し、更に、その濃度の差を3*1019を越え
ないようにすることで更に耐久性が向上する。
Accordingly, the difference between the concentration of high-concentration boron on the surface of the diaphragm 10 on the liquid chamber 6 side and the concentration of high-concentration boron on the surface of the electrode 15 does not exceed 1 * 10 20, thereby improving durability. The durability is further improved by preventing the difference in density from exceeding 3 * 10 19 .

【0050】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2実施形態における高濃度ボロン拡散層
の形成工程について図13をも参照して説明する。この
実施形態においては、同図(a)、(b)に示すように
前述した図5(a)、(b)で説明したと同様な工程で
シリコン基板20の表面に高濃度ボロン拡散層21aを
形成した後、図13(c)に示すようにCMPによって
高濃度ボロン拡散層21aの表面を研磨する。
Next, a process of forming a high-concentration boron diffusion layer in a second 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, as shown in FIGS. 5A and 5B, the high-concentration boron diffusion layer 21a is formed on the surface of the silicon substrate 20 in the same process as that described in FIGS. 5A and 5B. Is formed, the surface of the high-concentration boron diffusion layer 21a is polished by CMP as shown in FIG.

【0051】その後、Si基板20表面を酸化すること
により同図(d)に示すようにシリコン基板20表面に
高濃度ボロン拡散層21表面を含めて酸化膜25を形成
する。その後は、図6で説明したと同様の工程を経てイ
ンクジェットヘッドを製作できる。
Thereafter, by oxidizing the surface of the Si substrate 20, an oxide film 25 including the surface of the high-concentration boron diffusion layer 21 is formed on the surface of the silicon substrate 20 as shown in FIG. Thereafter, an ink jet head can be manufactured through the same steps as those described with reference to FIG.

【0052】すなわち、シリコン基板20に高濃度ボロ
ンを拡散することによりB23層が形成され、そのB2
3層の下にボロンとシリコンの化合物層が形成され
る。そのため、図5(c)に示すようにこの化合物層を
酸化して得られる酸化膜22の表面性は粗く、振動板/
液室基板1との直接接合が困難であり、また、この酸化
膜22はB23を含むために、絶縁耐圧が低く絶縁膜と
しては使用できないので、前述したように、酸化膜22
を除去した後直接接合が可能なように研磨を行ってい
る。
[0052] That is, B 2 O 3 layer is formed by diffusing high-concentration boron into the silicon substrate 20, Part B 2
A boron and silicon compound layer is formed below the O 3 layer. Therefore, as shown in FIG. 5C, the surface of the oxide film 22 obtained by oxidizing this compound layer is rough,
Direct bonding with the liquid chamber substrate 1 is difficult, and since the oxide film 22 contains B 2 O 3 , it has a low withstand voltage and cannot be used as an insulating film.
After the removal, polishing is performed so that direct bonding can be performed.

【0053】これに対して、この実施形態では、先ず、
CMPによる研磨を行ってボロンとシリコンの化合物層
を除去するので、直接接合が可能な表面性を持つシリコ
ン面(高濃度ボロン拡散層21表面)を得ることができ
る。そして、このシリコン表面を酸化して得られる酸化
膜26の表面性は表面粗さRa=0.5nm以下である
ので、酸化膜26を残したまま電極基板と直接接合する
ことができるようになる。しかも、この酸化膜26はB
23の含有量が少なく、絶縁耐圧が高く、かつ電極上に
電荷が残留することを抑制するので、耐久性の向上とと
もに安定した駆動を行うことができる。
On the other hand, in this embodiment, first,
Since the boron and silicon compound layer is removed by polishing by CMP, it is possible to obtain a silicon surface (the surface of the high-concentration boron diffusion layer 21) having a surface property capable of directly bonding. Since the surface of the oxide film 26 obtained by oxidizing the silicon surface has a surface roughness Ra of 0.5 nm or less, the oxide film 26 can be directly bonded to the electrode substrate with the oxide film 26 remaining. . Moreover, this oxide film 26 is made of B
Since the content of 2 O 3 is small, the withstand voltage is high, and the electric charge is suppressed from remaining on the electrode, the durability can be improved and stable driving can be performed.

【0054】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に適用した例で説明した
が、ピエゾ型インクジェットヘッドにも同様に適用する
ことができ、またインク滴を吐出するインクジェットヘ
ッド以外にも、例えば液体レジストを吐出するための液
滴吐出ヘッドなどにも同様に適用することができる。
In each of the embodiments described above, the present invention is applied to an electrostatic ink jet head. However, the present invention can also be applied to a piezo ink jet head. In addition, the present invention can be similarly applied to, for example, a droplet discharge head for discharging a liquid resist.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る液滴
吐出ヘッドによれば、高濃度P型不純物シリコン層から
なる振動板の厚さ方向で振動板内部に不純物のピーク濃
度を有しているので、振動板の応力を緩和でき、低電圧
駆動化及び耐久性(繰り返し振動特性)の向上を図るこ
とができる。
As described above, according to the liquid droplet ejection head of the present invention, the diaphragm has a peak impurity concentration in the diaphragm in the thickness direction of the diaphragm composed of the high-concentration P-type impurity silicon layer. Accordingly, the stress of the diaphragm can be reduced, and low-voltage driving and improvement in durability (repeated vibration characteristics) can be achieved.

【0056】ここで、振動板の厚さ方向で、液室方向及
び液室と逆方向に向かって、それぞれ、低濃度になる濃
度勾配を有しているので、振動板の応力を緩和でき、低
電圧駆動化及び耐久性の向上を図ることができる。
Here, in the thickness direction of the diaphragm, there are concentration gradients in which the concentration becomes lower in the liquid chamber direction and in the direction opposite to the liquid chamber, so that the stress of the diaphragm can be reduced. Low voltage driving and improved durability can be achieved.

【0057】また、振動板の液室と反対側の表面のP型
不純物濃度が1*1020(atom/cm3)を越えな
いようにすることで、一層確実に振動板の応力を抑制で
き、一層低電圧駆動化耐久性の向上を図れる。
By controlling the P-type impurity concentration on the surface of the diaphragm opposite to the liquid chamber not to exceed 1 * 10 20 (atom / cm 3 ), the stress of the diaphragm can be more reliably suppressed. In addition, it is possible to further improve the durability by driving at a lower voltage.

【0058】さらに、振動板の液室側表面のP型不純物
の濃度と液室と反対側表面のP型不純物濃度との差が1
*1020(atom/cm3)を越えないようにするこ
とで、さらに耐久性の向上を図れる。この場合、振動板
の液室側表面のP型不純物(高濃度ボロン)の濃度と液
室と反対側表面のP型不純物濃度との差が3*10
19(atom/cm3)を越えないことで、一層耐久性
を向上することができる。
Further, the difference between the P-type impurity concentration on the surface of the diaphragm on the liquid chamber side and the P-type impurity concentration on the surface on the side opposite to the liquid chamber is 1
By not exceeding * 10 20 (atom / cm 3 ), the durability can be further improved. In this case, the difference between the concentration of P-type impurities (high-concentration boron) on the surface of the diaphragm on the liquid chamber side and the concentration of P-type impurities on the surface on the side opposite to the liquid chamber is 3 * 10.
By not exceeding 19 (atom / cm 3 ), the durability can be further improved.

【0059】このヘッドを振動板と対向する電極を有
し、振動板を静電力で変形変位させて液滴を吐出させる
構成にすることで、信頼性の高い、優れた静電型液滴吐
出ヘッドを得ることができる。
This head has an electrode facing the diaphragm, and the diaphragm is deformed and displaced by electrostatic force to discharge droplets, thereby providing a highly reliable and excellent electrostatic droplet discharge. You can get a head.

【0060】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法に
よれば、シリコン基板にボロンを拡散した後、ボロン拡
散層の表面を酸化するので、容易に本発明に係る液滴吐
出ヘッドを得ることができる。この場合、また、シリコ
ン基板にボロンを拡散した後、ボロン拡散層の表面を研
磨処理し、次いでこのボロン拡散層の表面を酸化するこ
とで、信頼性の向上及び残留電荷の低減による安定駆動
が可能な液滴吐出ヘッドを得ることができる。
According to the method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, the surface of the boron diffusion layer is oxidized after diffusing boron into the silicon substrate, so that the droplet discharge head according to the present invention can be easily obtained. Can be. In this case, after the boron is diffused into the silicon substrate, the surface of the boron diffusion layer is polished, and then the surface of the boron diffusion layer is oxidized, thereby improving reliability and stably driving by reducing residual charges. A possible droplet discharge head can be obtained.

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

【図1】本発明を適用した静電型インクジェットヘッド
の分解斜視説明図
FIG. 1 is an exploded perspective view of an electrostatic inkjet head to which the present invention is applied.

【図2】同ヘッドの透過状態で示す上面説明図FIG. 2 is an explanatory top view showing the transmission state of the head.

【図3】同ヘッドの液室長辺方向に沿う模式的断面説明
FIG. 3 is a schematic cross-sectional explanatory view along a long side direction of a liquid chamber of the head.

【図4】同ヘッドの液室短辺方向に沿う模式的断面説明
FIG. 4 is a schematic cross-sectional explanatory view of the head along a liquid chamber short side direction.

【図5】本発明を適用したインクジェットヘッドの製造
方法の第1実施形態における高濃度ボロン拡散層の形成
工程を説明する説明図
FIG. 5 is an explanatory view illustrating a step of forming a high-concentration boron diffusion layer in a first embodiment of a method for manufacturing an ink jet head to which the present invention is applied.

【図6】同第1実施形態におけるヘッドの製作工程を説
明する説明図
FIG. 6 is an explanatory view illustrating a manufacturing process of the head according to the first embodiment.

【図7】図5(b)及び(e)の段階における高濃度ボ
ロン拡散層の濃度分布図
FIG. 7 is a diagram showing the concentration distribution of the high-concentration boron diffusion layer in the stages shown in FIGS. 5 (b) and 5 (e).

【図8】振動板の電極側表面の高濃度ボロンの濃度と耐
久性の評価試験の説明に供する濃度分布図
FIG. 8 is a graph showing the concentration distribution of high-concentration boron on the electrode-side surface of the diaphragm and a concentration distribution chart for explaining an evaluation test of durability;

【図9】濃度分布図の説明に供する説明図FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a density distribution diagram.

【図10】図8の各濃度分布を有する振動板の耐久性評
価試験結果を説明する説明図
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a result of a durability evaluation test of the diaphragm having each concentration distribution of FIG. 8;

【図11】振動板の液室側表面の濃度と電極側表面の濃
度との差と耐久性の評価試験の説明に供する濃度分布図
FIG. 11 is a diagram illustrating a difference between the concentration on the liquid chamber side surface of the vibration plate and the concentration on the electrode side surface, and a concentration distribution diagram for explaining a durability evaluation test.

【図12】図11の各濃度分布を有する振動板の耐久性
評価試験結果を説明する説明図
FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining a result of a durability evaluation test of the diaphragm having each concentration distribution of FIG. 11;

【図13】本発明を適用したインクジェットヘッドの製
造方法の第2実施形態における高濃度ボロン拡散層の形
成工程を説明する説明図
FIG. 13 is an explanatory view illustrating a process of forming a high-concentration boron diffusion layer in a second embodiment of the method of manufacturing an ink jet head to which the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…振動板/液室基板、3…電極基板、4…ノズル板、
5…ノズル、6…液室、10…振動板、15…電極、2
0…Si基板、21…高濃度ボロン拡散層、22、26
…酸化膜、23…シリコン窒化膜。
1: diaphragm / liquid chamber substrate, 3: electrode substrate, 4: nozzle plate,
5 nozzle, 6 liquid chamber, 10 diaphragm, 15 electrode, 2
0: Si substrate, 21: high concentration boron diffusion layer, 22, 26
... an oxide film, 23 ... a silicon nitride film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木幡 八州太郎 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 Fターム(参考) 2C057 AF65 AG12 AG54 AG55 AP02 AP11 AP22 AP56 AP58 BA04 BA15 5D107 AA09 BB20 CC01 CC10  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Taro Kihata 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo F-term in Ricoh Co., Ltd. (reference) 2C057 AF65 AG12 AG54 AG55 AP02 AP11 AP22 AP56 AP58 BA04 BA15 5D107 AA09 BB20 CC01 CC10

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液滴を吐出するノズルと、前記ノズルが
連通する液室と、この液室の壁面を形成する振動板と、
この振動板を変位変形をさせることで前記ノズルから液
滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板が
高濃度のP型不純物シリコン層からなり、振動板の厚さ
方向で振動板内部に前記P型不純物のピーク濃度を有し
ていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
A nozzle for discharging a droplet, a liquid chamber communicating with the nozzle, a diaphragm forming a wall surface of the liquid chamber,
In a droplet discharge head that discharges droplets from the nozzles by displacing and deforming the vibration plate, the vibration plate is formed of a high-concentration P-type impurity silicon layer, and is placed inside the vibration plate in the thickness direction of the vibration plate. A droplet discharge head having a peak concentration of the P-type impurity.
【請求項2】 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記振動板は、振動板の厚さ方向で、液室方向及び
液室と逆方向に向かって、それぞれ、低濃度になる前記
P型不純物の濃度勾配を有していることを特徴とするイ
ンクジェットヘッド。
2. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the vibration plate has a low concentration in a liquid chamber direction and in a direction opposite to the liquid chamber in a thickness direction of the vibration plate. An ink jet head having a P-type impurity concentration gradient.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の液滴吐出ヘッド
において、前記振動板の液室と反対側表面のP型不純物
濃度が1*1020(atom/cm3)を越えないこと
を特徴とするインクジェットヘッド。
3. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the P-type impurity concentration on the surface of the diaphragm opposite to the liquid chamber does not exceed 1 * 10 20 (atom / cm 3 ). Characteristic inkjet head.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドにおいて、前記振動板の液室側表面の前記P
型不純物の濃度と液室と反対側表面の前記P型不純物濃
度との差が1*1020(atom/cm3)を越えない
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
4. The droplet discharge head according to claim 1, wherein said P on the liquid chamber side surface of said vibrating plate.
A droplet discharge head, wherein a difference between the concentration of the type impurity and the concentration of the P-type impurity on the surface opposite to the liquid chamber does not exceed 1 * 10 20 (atom / cm 3 ).
【請求項5】 請求項4に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記振動板の液室側表面の前記P型不純物の濃度と
液室と反対側表面の前記P型不純物濃度との差が3*1
19(atom/cm3)を越えないことを特徴とする
液滴吐出ヘッド。
5. The droplet discharge head according to claim 4, wherein the difference between the concentration of the P-type impurity on the surface of the vibration plate on the liquid chamber side and the concentration of the P-type impurity on the surface on the side opposite to the liquid chamber is three. * 1
0 19 (atom / cm 3 ).
【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドにおいて、前記高濃度P型不純物が高濃度ボ
ロンであることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
6. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the high-concentration P-type impurity is high-concentration boron.
【請求項7】 請求項1乃至6のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドにおいて、前記振動板と対向する電極を有
し、前記振動板を静電力で変形変位させて前記液滴を吐
出させることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
7. The droplet discharge head according to claim 1, further comprising an electrode facing the diaphragm, wherein the diaphragm is deformed and displaced by electrostatic force to discharge the droplet. A droplet discharge head characterized in that:
【請求項8】 請求項1乃至7のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドを製造する方法であって、シリコン基板にボ
ロンを拡散した後、ボロン拡散層の表面を酸化すること
を特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
8. The method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, wherein the surface of the boron diffusion layer is oxidized after boron is diffused into the silicon substrate. A method for manufacturing a droplet discharge head.
【請求項9】 請求項8に記載の液滴吐出ヘッドの製造
方法において、シリコン基板にボロンを拡散した後、ボ
ロン拡散層の表面を研磨処理し、次いでこのボロン拡散
層の表面を酸化することを特徴とする液滴吐出ヘッドの
製造方法。
9. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 8, wherein after the boron is diffused into the silicon substrate, the surface of the boron diffusion layer is polished, and then the surface of the boron diffusion layer is oxidized. A method for manufacturing a droplet discharge head, comprising:
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