JP2002205409A - Ink-jet head and ink-jet recording apparatus - Google Patents

Ink-jet head and ink-jet recording apparatus

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JP2002205409A
JP2002205409A JP2001003182A JP2001003182A JP2002205409A JP 2002205409 A JP2002205409 A JP 2002205409A JP 2001003182 A JP2001003182 A JP 2001003182A JP 2001003182 A JP2001003182 A JP 2001003182A JP 2002205409 A JP2002205409 A JP 2002205409A
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gap
ink jet
jet head
diaphragm
electrode
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田中  誠
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Ricoh Co Ltd
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink-jet head which generates little irregularity in the ink droplet ejecting characteristic, and an ink-jet recording apparatus which improves image quality. SOLUTION: An engraved part 12 to provide a gap 16 is formed in a vibration plate 10.

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
びインクジェット記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head and an ink jet recording apparatus.

【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吐出室(加圧液室、圧力室、液室、
インク流路等とも称される。)と、吐出室内の壁面を形
成する振動板と、この振動板に対向する電極とを備え、
振動板を静電気力で変形変位させることで吐出室内イン
クを加圧してノズルからインク滴を吐出させる静電型イ
ンクジェットヘッドがある。
2. Description of the Related Art An ink jet head used in an image recording apparatus such as a printer, a facsimile, a copying apparatus, a plotter or the like which is used as an image forming apparatus includes a nozzle for discharging ink droplets and a discharge chamber communicating with the nozzle. (Pressurized liquid chamber, pressure chamber, liquid chamber,
Also referred to as an ink flow path. ), A diaphragm forming a wall surface in the discharge chamber, and an electrode facing the diaphragm,
There is an electrostatic inkjet head that presses ink in a discharge chamber by deforming and displacing a diaphragm by electrostatic force to discharge ink droplets from nozzles.

【0003】このような静電型インクジェットヘッドと
しては、従来、特開平6−71882号公報に記載され
ているように、吐出室の壁面を形成する振動板と電極と
を平行に配置したもの(これにより形成されるギャップ
を「平行ギャップ」と称する。)がある。
[0003] As such an electrostatic ink jet head, conventionally, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-71882, a diaphragm forming a wall surface of a discharge chamber and electrodes are arranged in parallel ( The gap formed by this is called a “parallel gap”.

【0004】また、特開平9−39235号公報に記載
されているように、振動板と電極との間にギャップを設
け、且つ、電極を階段状に配置することでギャップ寸法
が段階的に変化するようにしたもの、或いは、特開平9
−193375号公報に記載されているように振動板に
対向して電極を斜めに傾斜させて配置することで振動板
と電極との間のギャップの断面形状が振動板側の面
(辺)と電極側の面(辺)とで少なくとも一部が非平行
になるようにしたもの(このようなギャップを「非平行
ギャップ」と称する。)も知られている。
Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-39235, a gap is provided between a diaphragm and an electrode, and the gap is gradually changed by arranging the electrode in a stepwise manner. Or JP-A-9
As described in JP-A-193375, by disposing an electrode obliquely and obliquely so as to face the diaphragm, the cross-sectional shape of the gap between the diaphragm and the electrode is changed to the surface (side) on the diaphragm side. There is also known one in which at least a part thereof is non-parallel to a surface (side) on the electrode side (such a gap is referred to as a “non-parallel gap”).

【0005】ところで、このような静電型インクジェッ
トヘッドにおいては、振動板と電極との間に形成される
ギャップを高精度に形成しなければならないため、従来
は、例えば電極を形成する基板(電極基板)としてシリ
コン基板に酸化膜を形成したもの或いはパイレックス
(登録商標)ガラスなどの絶縁基板を用いて、酸化膜或
いは絶縁基板に所定深さの電極形成用溝を彫り込み、こ
の溝底面に所定厚さの電極を形成することにより、酸化
膜或いは絶縁基板の溝以外の部分を振動板と電極との間
のギャップを規定するギャップスペーサ部とすること
で、振動板と電極との間に所定のギャップ長を得るよう
にしている。
In such an electrostatic ink-jet head, a gap formed between the diaphragm and the electrode must be formed with high precision. Using a silicon substrate formed with an oxide film on a silicon substrate or an insulating substrate such as Pyrex (registered trademark) glass, a groove for forming an electrode having a predetermined depth is carved in the oxide film or the insulating substrate, and a predetermined thickness is formed on the bottom of the groove. By forming an electrode other than the oxide film or the groove of the insulating substrate as a gap spacer portion that defines a gap between the diaphragm and the electrode, a predetermined gap is formed between the diaphragm and the electrode. The gap length is obtained.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の静電型インクジェットヘッドにあっては、振動
板と電極との間に平行ギャップを形成する場合でも、電
極形成用溝(凹部)深さのバラツキ(ギャップスペーサ
部の高さのバラツキ)と、電極厚さのバラツキと、この
電極表面に保護絶縁膜を形成する場合には保護絶縁膜の
厚さのバラツキがあるために、ギャップ長(振動板面と
電極面との間の距離)にバラツキが生じるとともにギャ
ップの微小化にも限界がある。
However, in the above-mentioned conventional electrostatic ink-jet head, even when a parallel gap is formed between the diaphragm and the electrode, the depth of the groove (recess) for forming the electrode is reduced. (The height of the gap spacer part), the thickness of the electrode, and the thickness of the protective insulating film when the protective insulating film is formed on the surface of the electrode, the gap length ( The distance between the diaphragm surface and the electrode surface) varies, and the miniaturization of the gap is limited.

【0007】また、振動板と電極との間に非平行ギャッ
プを形成する場合、特にギャップ長ゼロから始まる非平
行ギャップを形成しようとする場合、電極基板に非平行
ギャップ形状となる彫り込み部を形成し、この彫り込み
部に電極を形成しなければならないので、電極端部或い
は電極表面に形成した保護絶縁膜端部が電極基板上面
(ギャップスペーサ部上面)からはみ出したり、電極基
板上面より低くなるなどして、電極基板表面に段差や凹
凸が生じる。
When a non-parallel gap is formed between the diaphragm and the electrode, particularly when a non-parallel gap starting from a gap length of zero is to be formed, a carved portion having a non-parallel gap shape is formed on the electrode substrate. Since an electrode must be formed in the engraved portion, the end of the electrode or the end of the protective insulating film formed on the surface of the electrode protrudes from the upper surface of the electrode substrate (the upper surface of the gap spacer portion) or becomes lower than the upper surface of the electrode substrate. As a result, steps and irregularities occur on the electrode substrate surface.

【0008】そのため、このような電極基板と振動板を
設けた基板(振動板基板或いは流路基板と称する。)を
接合することが困難になったり、或いは、電極基板と振
動板基板との接合を可能にするための研磨代が大きくな
ってギャップ長のバラツキが大きくなる。このようにギ
ャップ長にバラツキが生じると、インク滴吐出体積やイ
ンク滴速度などの噴射特性にバラツキが生じたり、イン
ク着弾位置がバラついたりして、画像品質が低下するこ
とになる。
For this reason, it becomes difficult to bond such an electrode substrate and a substrate provided with a diaphragm (referred to as a diaphragm substrate or a flow path substrate), or to join the electrode substrate and the diaphragm substrate. As a result, the polishing allowance for enabling the polishing is increased, and the variation in the gap length is increased. When the gap length varies as described above, the ejection characteristics such as the ink droplet ejection volume and the ink droplet speed vary, and the ink landing position varies, thereby deteriorating the image quality.

【0009】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、インク滴吐出特性のバラツキの少ないインクジ
ェットヘッド及び画像品質を向上したインクジェット記
録装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above problems, and has as its object to provide an ink jet head having less variation in ink droplet ejection characteristics and an ink jet recording apparatus having improved image quality.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るインクジェットヘッドは、振動板にギ
ャップとなる彫り込み部を形成している構成としたもの
である。
In order to solve the above-mentioned problems, an ink-jet head according to the present invention has a structure in which a sculpture portion serving as a gap is formed on a diaphragm.

【0011】本発明に係るインクジェットヘッドは、振
動板にギャップとなる彫り込み部を形成し、且つ、電極
は少なくとも彫り込み部より広く、その範囲内で平坦で
ある構成としたものである。
The ink jet head according to the present invention has a structure in which a carved portion serving as a gap is formed in the diaphragm, and the electrodes are at least wider than the carved portion and are flat within the range.

【0012】これらの各本発明に係るインクジェットヘ
ッドにおいて、振動板を形成する基板にシリコン基板を
用いて、ギャップとなる彫り込み部を熱酸化とその部分
の除去により形成することが好ましい。
In each of these ink jet heads according to the present invention, it is preferable that a carved portion serving as a gap is formed by thermal oxidation and removal of the portion by using a silicon substrate as a substrate for forming a diaphragm.

【0013】本発明に係るインクジェットヘッドは、振
動板の表面に形成した絶縁膜にギャップとなる彫り込み
部を形成している構成としたものである。
An ink jet head according to the present invention has a structure in which a carved portion serving as a gap is formed in an insulating film formed on the surface of a diaphragm.

【0014】本発明に係るインクジェットヘッドは、振
動板の表面に形成した絶縁膜にギャップとなる彫り込み
部を形成し、且つ、電極は少なくとも彫り込み部より広
く、その範囲内で平坦である構成としたものである。
The ink jet head according to the present invention has a structure in which a carved portion serving as a gap is formed in the insulating film formed on the surface of the diaphragm, and the electrodes are at least wider than the carved portion and are flat within the range. Things.

【0015】これらの各本発明に係るインクジェットヘ
ッドにおいて、振動板を形成する基板にシリコン基板を
用いて、このシリコン基板には彫り込み部或いはギャッ
プを形成する範囲にのみ高濃度ボロン拡散層からなる振
動板を形成していることが好ましい。
In each of these ink jet heads according to the present invention, a silicon substrate is used as a substrate for forming a vibration plate, and the silicon substrate has a vibration comprising a high-concentration boron diffusion layer only in an area where a carved portion or a gap is formed. Preferably, a plate is formed.

【0016】また、振動板にギャップとなる彫り込み部
を形成する本発明に係るインクジェットヘッドにおい
て、振動板を形成する基板にシリコン基板を用いて、こ
のシリコン基板にはギャップとなる部分にのみ振動板を
形成する高濃度ボロン拡散層を形成し、ギャップとなる
彫り込み部はボロン拡散層の増速酸化とその酸化膜の除
去によって形成することが好ましい。
Further, in the ink jet head according to the present invention in which the engraved portion serving as a gap is formed on the diaphragm, a silicon substrate is used as a substrate on which the diaphragm is formed, and the diaphragm is formed only in a portion where the gap is formed on the silicon substrate. It is preferable that a high-concentration boron diffusion layer is formed, and the engraved portion serving as a gap is formed by accelerated oxidation of the boron diffusion layer and removal of the oxide film.

【0017】さらに、振動板を高濃度ボロン層で形成す
る本発明に係るインクジェットヘッドにおいて、吐出室
は、高濃度ボロン拡散層を形成した領域内にあることが
好ましい。
Further, in the ink jet head according to the present invention in which the diaphragm is formed of a high-concentration boron layer, it is preferable that the discharge chamber is located in a region where the high-concentration boron diffusion layer is formed.

【0018】また、彫り込み部で形成されるギャップは
断面形状でギャップ長ゼロとなる傾斜面を有することが
好ましい。さらに、ギャップの開口部は封止されている
ことが好ましい。ここで、ギャップ内圧を製造途中で大
気圧に開放する手段を備えていることが好ましい。
It is preferable that the gap formed by the engraved portion has an inclined surface having a cross-sectional shape and a gap length of zero. Further, the opening of the gap is preferably sealed. Here, it is preferable to provide a means for releasing the gap internal pressure to the atmospheric pressure during the production.

【0019】本発明に係るインクジェット記録装置は、
本発明に係るインクジェットヘッドを搭載したものであ
る。
An ink jet recording apparatus according to the present invention comprises:
It is equipped with an inkjet head according to the present invention.

【0020】[0020]

【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。先ず、本発明を適用したイン
クジェットヘッドの第1実施形態について図1及び図2
を参照して説明する。なお、図1は同ヘッドの振動板短
手方向の模式的断面説明図、図2は同ヘッドの振動板長
手方向の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. First, a first embodiment of an ink jet head to which the present invention is applied is shown in FIGS.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the head in the transverse direction of the diaphragm, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the head in the longitudinal direction of the diaphragm.

【0021】このインクジェットヘッドは、第一基板で
ある流路基板1と、流路基板1の下側に設けた第二基板
である電極基板3と、流路基板1の上側に設けた第三基
板であるノズル板4とを積層した構造を有し、インク滴
を吐出する複数のノズル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 flow path substrate 1 as a first substrate, an electrode substrate 3 as a second substrate provided below the flow path substrate 1, and a third substrate provided above the flow path substrate 1. It has a structure in which a nozzle plate 4 serving as a substrate is laminated, and has a plurality of nozzles 5 for discharging ink droplets, a discharge chamber 6 which is an ink flow path communicating with each nozzle 5, and each discharge chamber 6 also serves as an ink supply path. A common liquid chamber 8 and the like communicating with each other via the fluid resistance portion 7 are formed.

【0022】流路基板1にはノズル5が連通する複数の
吐出室6及びこの吐出室6の壁面である底部をなす振動
板10(共通電極を兼ねている)を形成する凹部、流体
抵抗部7を形成する溝部、共通液室8を形成する凹部を
形成している。
The flow path substrate 1 has a plurality of discharge chambers 6 with which the nozzles 5 communicate with each other, and a concave portion forming a diaphragm 10 (also serving as a common electrode) serving as a bottom surface which is a wall surface of the discharge chamber 6, and a fluid resistance portion. 7 and a recess forming the common liquid chamber 8 are formed.

【0023】そして、この流路基板1の振動板10の面
外方向(電極基板3側)表面には所定の断面形状を有す
るギャップとなる彫り込み部12を形成している。この
流路基板1の彫り込み部12のない部分は、後述する個
別電極としての電極15とのギャップ16を精密に保つ
ギャップスペーサ部13を形成している。
On the surface of the flow path substrate 1 in the out-of-plane direction (on the side of the electrode substrate 3) of the vibration plate 10, a carved portion 12 serving as a gap having a predetermined sectional shape is formed. A portion of the flow path substrate 1 without the engraved portion 12 forms a gap spacer portion 13 for precisely maintaining a gap 16 with an electrode 15 as an individual electrode described later.

【0024】この流路基板1にはシリコン基板からなる
ベース基板21に酸化膜22を介して活性層基板23を
接合したSOI基板を用いて、吐出室6などとなる凹部
をKOH水溶液などのエッチング液を用いて異方性エッ
チングすることにより、酸化膜22がエッチストップ層
となって活性層基板22からなる振動板10を形成する
ことができる。
For the flow path substrate 1, an SOI substrate in which an active layer substrate 23 is bonded to a base substrate 21 made of a silicon substrate via an oxide film 22 is used, and the concave portion serving as the discharge chamber 6 is etched with a KOH aqueous solution or the like. By performing anisotropic etching using the liquid, the vibration plate 10 including the active layer substrate 22 can be formed with the oxide film 22 serving as an etch stop layer.

【0025】電極基板3には、シリコン基板を用いて、
このシリコン基板の表面に熱酸化法などにより酸化膜3
aを形成し、この酸化膜3a上に振動板10に彫り込み
部12で形成されるギャップ16を介して対向する電極
(個別電極)15を形成し、更にこの電極15上には保
護絶縁膜17を形成し、これらの電極15及び保護絶縁
膜17は分離溝18で各チャンネルに分離している。こ
れらのギャップ16を介して対向する振動板10と電極
15によって静電型マイクロアクチュエータを構成して
いる。なお、電極15は電極基板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。
As the electrode substrate 3, a silicon substrate is used.
An oxide film 3 is formed on the surface of the silicon substrate by a thermal oxidation method or the like.
a, an electrode (individual electrode) 15 is formed on the oxide film 3a through a gap 16 formed by the engraved portion 12 in the vibration plate 10, and a protective insulating film 17 is formed on the electrode 15. The electrode 15 and the protective insulating film 17 are separated into each channel by a separation groove 18. An electrostatic microactuator is constituted by the diaphragm 10 and the electrode 15 facing each other via the gap 16. The electrode 15 extends to near the end of the electrode substrate 3 to form an electrode pad portion 15a for connection to an external drive circuit via a connection means.

【0026】ここでは、電極15をポリシリコン膜で、
保護絶縁膜17をHTO膜(高温酸化膜:High−Temper
ature-Oxide)で形成しており、少なくとも、ギャップ
16を形成する彫り込み部12より広い(大きい)領域
で平坦に形成している。このように電極15及び保護絶
縁膜17を彫り込み部12より広い領域で平坦に形成す
ることで高精度のギャップ16を得ることができる。
Here, the electrode 15 is a polysilicon film,
The protective insulating film 17 is formed of an HTO film (high-temperature oxide film: High-Temper).
and formed flat at least in a region wider (larger) than the engraved portion 12 forming the gap 16. By forming the electrode 15 and the protective insulating film 17 flat in a region wider than the engraved portion 12 as described above, a highly accurate gap 16 can be obtained.

【0027】なお、この電極15としては、ポリシリコ
ン膜に代えて、タングステンシリサイド膜、チタンシリ
サイド膜或いはそれらの積層膜などを用いることもでき
る。また、保護絶縁膜17としては、ポリシリコンを熱
酸化して得られるポリシリコン酸化膜、或いは高温の熱
CVDで形成されるHTO膜を用いることが好ましい。
It should be noted that, as the electrode 15, a tungsten silicide film, a titanium silicide film, or a laminated film thereof may be used instead of the polysilicon film. As the protective insulating film 17, a polysilicon oxide film obtained by thermally oxidizing polysilicon or an HTO film formed by high-temperature thermal CVD is preferably used.

【0028】保護絶縁膜17としては、この他、例え
ば、LP−CVD窒化膜、プラズマ酸化膜、プラズマ窒
化膜、スパッタ系絶縁膜或いはそれらの積層膜等を用い
ることもできるが、これらの保護絶縁膜はその膜中の電
子トラップレベルが多く、電気的劣化が早くなる。この
場合、電気的劣化を緩和するためにその膜厚を厚くする
こともできるが、ギャップ長(振動板10と電極15と
の間の距離)が増加するため駆動電圧を高くしなければ
ならない。
As the protective insulating film 17, for example, an LP-CVD nitride film, a plasma oxide film, a plasma nitride film, a sputter-based insulating film, or a laminated film thereof may be used. The film has many levels of electron traps in the film, and the electrical deterioration is accelerated. In this case, the film thickness can be increased in order to alleviate electrical deterioration, but the drive voltage must be increased because the gap length (the distance between the diaphragm 10 and the electrode 15) increases.

【0029】ここで、電極15と振動板10との間の彫
り込み部12で形成されるギャップ16は、ギャップ1
6の端においてギャップ長が「0」(ゼロ)になる部位
(断面形状でギャップ長ゼロとなる傾斜面)を有してい
る。ギャップ16の断面形状としては、低電圧駆動を容
易にする上で、ガウシャン形状が好ましいが、これ以外
の形状であっても適度な傾斜を有することで少なからず
低電圧化の効果が得られるため、これに限るものではな
い。
Here, the gap 16 formed by the engraved portion 12 between the electrode 15 and the diaphragm 10 is the gap 1
At the end of No. 6, there is a portion where the gap length becomes “0” (zero) (an inclined surface having a gap length of zero in cross-sectional shape). The Gaussian shape is preferable as the cross-sectional shape of the gap 16 in order to facilitate low-voltage driving. However, even if the shape is other than this, the effect of lowering the voltage can be obtained to some extent by having an appropriate inclination. However, the present invention is not limited to this.

【0030】また、図中では、彫り込み部12で形成す
るギャップ16を顕著に図示しているが、実際のディメ
ンジョンは、例えば、振動板10の厚さ2μm、振動板
10の幅125μm、振動板10の長さ800μm、彫
り込み部12の深さ0.2μm、電極15の厚さ0.3
μm、電極15の保護絶縁膜17の厚さ0.2μm、ギ
ャップスペーサ部13の幅(直接接合される領域の幅)
44μmというようになる。
Although the gap 16 formed by the engraved portion 12 is notably shown in the figure, the actual dimensions are, for example, a thickness of the diaphragm 10 of 2 μm, a width of the diaphragm 10 of 125 μm, 10, length 800 μm, depth of the engraved part 12 0.2 μm, thickness of the electrode 15 0.3
μm, the thickness of the protective insulating film 17 of the electrode 15 is 0.2 μm, and the width of the gap spacer portion 13 (the width of the region directly joined).
It will be 44 μm.

【0031】これらの流路基板1(より具体的にはギャ
ップスペーサ部13)と電極基板3(より具体的には保
護絶縁膜17)とは、シリコンの直接接合(DB:Sili
conDirect-Bonding)方法で接合している。
The flow path substrate 1 (more specifically, the gap spacer portion 13) and the electrode substrate 3 (more specifically, the protective insulating film 17) are directly bonded to silicon (DB: silicon).
conDirect-Bonding) method.

【0032】ノズル板4は、金属層或いは金属層と高分
子層とを接合した積層部材、樹脂部材、ニッケル電鋳等
を用いて、多数のノズル5を形成したものであり、ノズ
ル面(吐出方向の表面:吐出面)には、インクとの撥水
性を確保するため、メッキ被膜或いは撥水剤コーティン
グなどの周知の方法で撥水膜を形成している。また、こ
のノズル板4には共通液室8に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 has a large number of nozzles 5 formed by using a metal layer or a laminated member in which a metal layer and a polymer layer are joined, a resin member, nickel electroforming, or the like. In order to ensure water repellency with the ink, a water repellent film is formed on the surface in the direction (ejection surface) by a known method such as a plating film or a water repellent coating. The nozzle plate 4 has an ink supply port 19 for supplying ink to the common liquid chamber 8 from outside.

【0033】このように構成したインクジェットヘッド
においては、振動板10を共通電極とし、電極15を個
別電極として、振動板10と電極15との間に駆動電圧
を印加することによって、振動板10と電極15との間
に発生する静電力によって振動板10が電極15側に変
形変位し、この状態から振動板10と電極15間の電荷
を放電させること(駆動電圧をゼロにすること)によっ
て振動板10が復帰変形して、吐出室6の内容積(体
積)/圧力が変化することによって、ノズル5からイン
ク滴が吐出される。
In the ink-jet head thus configured, the diaphragm 10 is used as a common electrode, the electrode 15 is used as an individual electrode, and a driving voltage is applied between the diaphragm 10 and the electrode 15 so that the diaphragm 10 The vibrating plate 10 is deformed and displaced toward the electrode 15 by an electrostatic force generated between the vibrating plate 10 and the electrode 15, and in this state, the electric charge between the vibrating plate 10 and the electrode 15 is discharged (driving voltage is set to zero) to vibrate. When the plate 10 undergoes a return deformation and the internal volume (volume) / pressure of the ejection chamber 6 changes, ink droplets are ejected from the nozzles 5.

【0034】すなわち、個別電極とする電極15にパル
ス電圧を印加すると、共通電極となる振動板10との間
に電位差が生じて、電極15と振動板10の間に静電力
が生じる。この結果、振動板10は印加した電圧の大き
さに応じて変位する。その後、印加したパルス電圧を立
ち下げることで、振動板10の変位が復元して、その復
元力により吐出室6内の圧力が高くなり、ノズル5から
インク滴が吐出される。
That is, when a pulse voltage is applied to the electrode 15 serving as an individual electrode, a potential difference is generated between the electrode 15 and the diaphragm 10, and an electrostatic force is generated between the electrode 15 and the diaphragm 10. As a result, the diaphragm 10 is displaced according to the magnitude of the applied voltage. After that, the applied pulse voltage falls, whereby the displacement of the diaphragm 10 is restored, and the restoring force increases the pressure in the ejection chamber 6, thereby ejecting ink droplets from the nozzles 5.

【0035】この場合、振動板10に作用する静電力は
振動板10と電極15との間のギャップ長が短いほど大
きくなるので、ギャップ長ゼロの部分から振動板10の
変形が開始されて、変形に従ってギャップ長が短くなる
ので、低電圧で振動板10を変形変位させることがで
き、低電圧駆動化を図ることができる。
In this case, since the electrostatic force acting on the diaphragm 10 becomes larger as the gap length between the diaphragm 10 and the electrode 15 becomes shorter, the deformation of the diaphragm 10 starts from the portion where the gap length is zero, Since the gap length becomes shorter in accordance with the deformation, the diaphragm 10 can be deformed and displaced at a low voltage, and low voltage driving can be achieved.

【0036】そして、このインクジェットヘッドにおい
ては、振動板10にギャップ16となる彫り込み部12
を形成しているので、高精度の非平行ギャップを容易に
形成することができる。そして、振動板10と電極15
との間のギャップ16を振動板10そのものに形成した
彫り込み部12によって形成し、電極15及び保護絶縁
膜17は少なくとも彫り込み部12より広い(大きい)
領域で平坦に形成しているので、高精度の非平行ギャッ
プを容易に形成することができる。
In the ink jet head, the engraved portion 12 serving as the gap 16 is formed on the diaphragm 10.
, A highly accurate non-parallel gap can be easily formed. Then, the diaphragm 10 and the electrode 15
Is formed by the engraved portion 12 formed on the diaphragm 10 itself, and the electrode 15 and the protective insulating film 17 are at least wider (larger) than the engraved portion 12.
Since it is formed flat in the region, a highly accurate non-parallel gap can be easily formed.

【0037】ここで、非平行ギャップは平行ギャップに
比較して低電圧化に極めて有利であるということが分か
っている。この場合、傾斜の角度にも依存するのである
が、傾斜が緩やかな場合には、振動板10は電極15に
ギャップ長ゼロのギャップ側から滑らかに当接(電極1
5に接触)して変位するため、低電圧化の効果だけでな
く、吐出室6中の圧力変動を減らし、ノズル5近傍のメ
ニスカス振動を低減させることができる。
Here, it has been found that the non-parallel gap is extremely advantageous for lowering the voltage as compared with the parallel gap. In this case, although depending on the inclination angle, when the inclination is gentle, the diaphragm 10 smoothly abuts on the electrode 15 from the gap side where the gap length is zero (electrode 1).
5), and not only the effect of lowering the voltage, but also the pressure fluctuation in the discharge chamber 6 and the meniscus vibration near the nozzle 5 can be reduced.

【0038】したがって、彫り込み部12で形成するギ
ャップ16は断面形状でギャップ長ゼロとなる傾斜面を
有する形状にすることにより、噴射するインク液滴量や
インク噴射速度のバラツキが少なく、制御性がよく、し
いては紙面へのインク滴着弾位置精度も向上して、品質
の高い印刷が可能となる。
Therefore, the gap 16 formed by the engraved portion 12 is formed to have a cross-sectional shape having an inclined surface having a gap length of zero, so that variations in the amount of ink droplets ejected and the ink ejection speed are small, and controllability is low. In addition, the accuracy of the ink droplet landing position on the paper surface is improved, and high-quality printing can be performed.

【0039】なお、この実施形態では、ガウシアン分布
形状のギャップ16(図は簡単のため三角形状で示して
ある。)としている。このガウシアン形状は振動板10
の変形形状に合致させたものであり、緩やかな傾斜に比
べて滑らかな当接という観点では劣るものの、低電圧化
に最も効果があることをシミュレーション及び実験によ
り確認している。
In this embodiment, the gap 16 has a Gaussian distribution shape (the shape is triangular for simplicity). This Gaussian shape is
It has been confirmed through simulations and experiments that it is most effective in lowering the voltage, although it is inferior in terms of smooth contact as compared with a gentle inclination.

【0040】また、このインクジェットヘッドにおいて
は、ギャップ16の開口(周囲)がギャップスペーサ部
13で封止されているので、ギャップ16内に水、埃な
どの異物が侵入することを防止できる。
In this ink jet head, since the opening (periphery) of the gap 16 is sealed by the gap spacer portion 13, it is possible to prevent foreign matters such as water and dust from entering the gap 16.

【0041】次に、本発明の第2実施形態に係るインク
ジェットヘッドについて図3及び図4を参照して説明す
る。なお、図3は同ヘッドの振動板短手方向の模式的断
面説明図、図4は同ヘッドの振動板長手方向の模式的断
面説明図である。
Next, an ink jet head according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic cross-sectional explanatory view of the head in the lateral direction of the diaphragm, and FIG. 4 is a schematic cross-sectional explanatory view of the head in the longitudinal direction of the diaphragm.

【0042】このインクジェットヘッドは、流路基板1
としてシリコン基板を用いて、このシリコン基板に高濃
度P型不純物層(ここでは高濃度ボロン拡散層)30を
形成して、この高濃度ボロン拡散層30からなる振動板
10を形成している。そして、この振動板10の面外方
向(電極基板2側)にギャップ16となる彫り込み部1
2を形成している。また、吐出室6は高濃度ボロン拡散
層30を形成した領域内で形成している。
This ink jet head is provided with a flow path substrate 1
A high-concentration P-type impurity layer (here, a high-concentration boron diffusion layer) 30 is formed on the silicon substrate, and a diaphragm 10 including the high-concentration boron diffusion layer 30 is formed. Then, the engraved portion 1 serving as a gap 16 is formed in an out-of-plane direction (the electrode substrate 2 side) of the diaphragm 10.
2 are formed. The discharge chamber 6 is formed in the region where the high-concentration boron diffusion layer 30 is formed.

【0043】ここで、高濃度ボロン拡散層30からなる
振動板10は彫り込み部12或いはギャップ16を形成
する範囲にのみ形成している。これにより、後述するよ
うにギャップ16の形成と振動板用ボロン拡散層30の
形成を1つのマスクで形成できて製造コストを低減でき
る。
Here, the diaphragm 10 made of the high-concentration boron diffusion layer 30 is formed only in the area where the engraved portion 12 or the gap 16 is formed. Thereby, as described later, the formation of the gap 16 and the formation of the boron diffusion layer 30 for the diaphragm can be performed with one mask, and the manufacturing cost can be reduced.

【0044】また、振動板10を高濃度ボロン拡散層3
0で形成することにより、前記第1実施形態で説明した
SOI基板の活性層基板を用いて振動板を形成する場合
に比べて振動板厚み制御が容易になる。すなわち、数μ
m以下の活性層基板23を有するSOI基板はすでに市
販されているが、静電型インクジェットヘッドに要求さ
れる仕様値を満足するには現段階ではまだ厳しいものが
ある。例えば、厚さ2μmの活性層基板23の場合、そ
のバラツキによる仕様値は±0.5μm程度以下であ
る。これに対し、シリコン基板に高濃度ボロン拡散層を
形成して、これをエッチングストップ層としてエッチン
グストップ(以下ボロンストップという。)させて高濃
度ボロン拡散層からなる振動板10を形成する場合に
は、例えば2μm±0.1〜0.2μm程度、或いは、
それ以下の厚み制御が可能になる。
Further, the diaphragm 10 is made of the high-concentration boron diffusion layer 3.
By setting the thickness to 0, the thickness control of the diaphragm becomes easier as compared with the case where the diaphragm is formed using the active layer substrate of the SOI substrate described in the first embodiment. That is, several μ
Although an SOI substrate having an active layer substrate 23 of m or less is already on the market, it is still strict at this stage to satisfy the specifications required for the electrostatic ink jet head. For example, in the case of the active layer substrate 23 having a thickness of 2 μm, the specification value due to the variation is about ± 0.5 μm or less. On the other hand, when a high-concentration boron diffusion layer is formed on a silicon substrate and this is used as an etching stop layer to stop etching (hereinafter referred to as boron stop) to form the diaphragm 10 including the high-concentration boron diffusion layer. For example, about 2 μm ± 0.1 to 0.2 μm, or
It is possible to control the thickness less than that.

【0045】次に、この第2実施形態にかかるインクジ
ェットヘッドの製造工程について図5乃至図7を参照し
て説明する。先ず、図5(a)に示すように、振動板1
0及び吐出室6等のベースを形成する流路基板1となる
シリコン基板31(シリコンウエハを用いる。)上に、
彫り込み部12を形成する領域に対応して酸化膜のマス
クパターン33を形成する。そして、同図(b)に示す
ように、公知の固体拡散法或いは塗布拡散法により、振
動板10の形成を目的とした高濃度ボロン拡散層30を
形成する。このとき、シリコン基板31の全面にはボロ
ンガラス層34が形成される。
Next, a manufacturing process of the ink jet head according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG.
On a silicon substrate 31 (using a silicon wafer) serving as a flow path substrate 1 that forms a base of the discharge chamber 6 and the discharge chamber 6.
An oxide film mask pattern 33 is formed corresponding to the region where the engraved portion 12 is to be formed. Then, as shown in FIG. 1B, a high-concentration boron diffusion layer 30 for forming the diaphragm 10 is formed by a known solid diffusion method or coating diffusion method. At this time, a boron glass layer 34 is formed on the entire surface of the silicon substrate 31.

【0046】そこで、同図(c)に示すように、ボロン
ガラス34及び酸化膜マスクパターン33をバッファー
ド弗酸により除去した後、シリコン基板31の高濃度ボ
ロン拡散層30側表面に、所望の彫り込み深さに対応し
たグラデーションパターンを形成したマスク(フォトマ
スクの1種)を用いて、所望の彫り込み深さ及び断面形
状の彫り込み部12に対応する凹部35を形成したレジ
ストパターン36を形成する。
Then, as shown in FIG. 3C, after the boron glass 34 and the oxide film mask pattern 33 are removed by buffered hydrofluoric acid, a desired surface of the silicon substrate 31 on the high concentration boron diffusion layer 30 side is formed. Using a mask (a type of photomask) in which a gradation pattern corresponding to the engraving depth is formed, a resist pattern 36 in which a concave portion 35 corresponding to the engraved portion 12 having a desired engraving depth and cross-sectional shape is formed.

【0047】そして、同図(d)に示すように、このレ
ジストパターン36をドライエッチング技術を用いてシ
リコン基板31の表面に転写することで高濃度ボロン拡
散層30に彫り込み部12を形成する。この場合、レジ
ストパターン36のエッチングレートをシリコン基板3
1(より具体的には高濃度ボロン拡散層30)のエッチ
ングレートより通常高く設定するが、エッチングレート
比に単純に比例して転写されるわけではないので、その
つど所望形状に見合ったレジスト形状、エッチング条件
の整合を行うようにする。
Then, as shown in FIG. 4D, the engraved portion 12 is formed in the high-concentration boron diffusion layer 30 by transferring the resist pattern 36 to the surface of the silicon substrate 31 by using a dry etching technique. In this case, the etching rate of the resist pattern 36 is
1 (more specifically, the high-concentration boron diffusion layer 30) is usually set to be higher than the etching rate. However, since the transfer is not performed simply in proportion to the etching rate ratio, the resist shape corresponding to the desired shape is not always obtained. The etching conditions are matched.

【0048】その後、同図(e)に示すように、残存し
ているレジストパターン36を除去することにより、振
動板10を形成する高濃度ボロン拡散層30に彫り込み
部12を形成したシリコン基板31が得られる。
Thereafter, as shown in FIG. 4E, the remaining resist pattern 36 is removed to remove the silicon substrate 31 having the engraved portion 12 formed in the high-concentration boron diffusion layer 30 forming the diaphragm 10. Is obtained.

【0049】一方、図6(a)に示すように、シリコン
基板からなる電極基板3上に熱酸化法などで例えば膜厚
0.5〜2.0μm程度の酸化膜3aを形成する。な
お、酸化膜種はこれに限定されるものではなく、この膜
厚は電極15間の電極基板3を介した容量カップリング
を減らすため比較的厚い方が好ましいが、各ビットの静
電容量や抵抗、これを駆動するドライバの容量、電圧で
適宜設定されるもので、これに限るものではない。
On the other hand, as shown in FIG. 6A, an oxide film 3a having a thickness of, for example, about 0.5 to 2.0 μm is formed on the electrode substrate 3 made of a silicon substrate by a thermal oxidation method or the like. The type of the oxide film is not limited to this. The thickness is preferably relatively large in order to reduce the capacitive coupling between the electrodes 15 via the electrode substrate 3. The resistance is appropriately set by the resistance, the capacitance of the driver for driving the resistor, and the voltage, and is not limited thereto.

【0050】そして、同図(b)に示すように、電極基
板3の酸化膜3a上に電極15を形成するためのポリシ
リコン膜37を形成する。ここでは、このポリシリコン
膜37を低抵抗化するためにリンをイオン注入して熱拡
散した。
Then, as shown in FIG. 3B, a polysilicon film 37 for forming the electrode 15 is formed on the oxide film 3a of the electrode substrate 3. Here, phosphorus was ion-implanted and thermally diffused to reduce the resistance of the polysilicon film 37.

【0051】なお、ポリシリコン膜37への低抵抗化用
の不純物導入は、これに限るものではなく、その他の公
知技術を用いても良いが、注入法を用いることで、ポリ
シリコン表面のマイクロラフネスを最も小さくすること
ができる。また、成膜中に不純物を導入する通称ドープ
ドポリシリコンも比較的表面性は良いが、低抵抗化に準
じて膜厚を厚くする場合には表面性が低下することを確
認している。また、拡散源を用いたデポ拡散による方法
ではポリシリコンの結晶成長が著しく表面ラフネスが大
きくなることも確認している。電極材料して、ポリシコ
ン膜37以外にもタングステンシリサイドやチタンシリ
サイド或いはこれらの積層膜などを用いることもでき
る。
The introduction of the impurity for lowering the resistance into the polysilicon film 37 is not limited to this, and any other known technique may be used. The roughness can be minimized. It has also been confirmed that doped polysilicon, which introduces impurities during film formation, has relatively good surface properties, but the surface properties decrease when the film thickness is increased in accordance with the reduction in resistance. In addition, it has been confirmed that the crystal growth of polysilicon is remarkable and the surface roughness is increased by the method using deposition diffusion using a diffusion source. Other than the polysilicon film 37, tungsten silicide, titanium silicide, a laminated film of these, or the like can be used as an electrode material.

【0052】続いて、このポリシコン膜37表面に振動
板10と電極15との間の絶縁を図るため、保護絶縁膜
17となる高温の熱CVDで形成するHTO膜(高温酸
化膜)38を成膜する。なお、保護絶縁膜17は例えば
ポリシコン膜37を熱酸化して得られるポリシコン酸化
膜とすることもできる。
Subsequently, on the surface of the polysilicon film 37, an HTO film (high-temperature oxide film) 38 formed by high-temperature thermal CVD to be a protective insulating film 17 is formed in order to insulate the vibration plate 10 and the electrode 15 from each other. Film. Note that the protective insulating film 17 may be, for example, a polysilicon oxide film obtained by thermally oxidizing the polysilicon film 37.

【0053】そして、こHTO膜38の表面を鏡面研磨
する。この研磨工程は表面のモホロジーを改善して、電
極基板3と流路基板1となるシリコン基板31を容易に
直接接合するためにある。この研磨工程は、表面のモホ
ロジィを改善するのが目的であるので、極力少ない研磨
量がよいが、研磨面のマイクロラフネスが表面モホロジ
ィ1nm程度以下になるまで研磨する必要があり、具体
的には0.005〜0.2μm程度の研磨量によって所
望の研磨面を得ることができる。
Then, the surface of the HTO film 38 is mirror-polished. This polishing step is for improving the morphology of the surface and easily directly joining the electrode substrate 3 and the silicon substrate 31 to be the flow path substrate 1. Since this polishing step is intended to improve the morphology of the surface, the polishing amount is preferably as small as possible. However, it is necessary to polish the micro-roughness of the polished surface until the surface morphology becomes about 1 nm or less. A desired polished surface can be obtained with a polishing amount of about 0.005 to 0.2 μm.

【0054】なお、研磨量はポリシリコン膜37及び/
又はHTO膜38の表面モホロジィによって適宜決めら
れるもので上記研磨量の範囲に限るものではない。ま
た、ポリシリコン膜37のモホロジィはポリシリコン形
成方法(成膜方法、低抵抗化用の不純物導入方法、不純
物活性化方法等)や膜厚によって異なるため、それ応じ
て適宜研磨量の設定が必要であるが、上記研磨量の範囲
で研磨量がばらつくというものでもない。このような研
磨工程を行わない場合には、直接接合時の接合強度が極
端に弱くなり、接合面に発生するボイドも多くなって、
全く接合しないこともある。
It should be noted that the polishing amount is the polysilicon film 37 and / or
Alternatively, the polishing amount is appropriately determined based on the surface morphology of the HTO film 38, and is not limited to the range of the polishing amount. Since the morphology of the polysilicon film 37 varies depending on the polysilicon forming method (such as a film forming method, an impurity introducing method for lowering resistance, an impurity activating method, etc.) and a film thickness, it is necessary to appropriately set the polishing amount accordingly. However, this does not mean that the polishing amount varies within the range of the polishing amount. If such a polishing step is not performed, the bonding strength at the time of direct bonding becomes extremely weak, and the number of voids generated on the bonding surface increases,
Sometimes they are not joined at all.

【0055】また、半導体LSI等の作製に使用するS
OI基板の形成には、通常0.3nm程度以下のモホロ
ジィが必要とされているが、本発明の場合、後工程にお
いて電極基板2と流路基板1となるシリコン基板31と
の剥がれが発生しない程度の接合強度を得られればよ
く、実験により、表面モホロジィ1nmを越えない範囲
であれば、このような接合が可能であることを確認して
いる。
Further, S used for manufacturing a semiconductor LSI or the like can be used.
The formation of the OI substrate usually requires a morphology of about 0.3 nm or less, but in the case of the present invention, the electrode substrate 2 does not peel off from the silicon substrate 31 serving as the flow path substrate 1 in a later step. It is sufficient that a bonding strength of a certain level can be obtained, and experiments have confirmed that such bonding is possible if the surface morphology does not exceed 1 nm.

【0056】次に、同図(c)に示すように、このポリ
シリコン膜37及びHTO膜38に公知の写真製版技術
及びエッチング技術を用いて分離溝18を形成すること
で、各チャンネルのポリシリコン膜37からなる電極1
5及びHTO膜38からなる保護絶縁膜17に分離す
る。このとき、電極15及び保護絶縁膜17の積層膜の
パターンは、前述した流路基板1となるシリコン基板3
1に形成した彫り込み部12より広い範囲(大きいパタ
ーン)とし、最上層の保護絶縁膜17表面はその範囲に
おいて前述した表面研磨処理により平坦になっている。
Next, as shown in FIG. 3C, the isolation trenches 18 are formed in the polysilicon film 37 and the HTO film 38 by using a known photolithography technique and etching technique, so that the polysilicon of each channel is formed. Electrode 1 made of silicon film 37
5 and a protective insulating film 17 composed of an HTO film 38. At this time, the pattern of the laminated film of the electrode 15 and the protective insulating film 17 is the same as that of the silicon substrate 3 serving as the flow path substrate 1 described above.
1, the surface of the uppermost protective insulating film 17 is flattened by the above-described surface polishing treatment.

【0057】次に、図7(a)に示すように、流路基板
1となるシリコン基板31と電極基板3を直接接合で接
合する。このとき、シリコン基板31には前述したよう
に彫り込み部12(ギャップ16を形成する部分)のみ
に高濃度ボロン拡散層30を形成し、ギャップスペーサ
部13となる部分には高濃度ボロン拡散層30を形成し
ていないので、シリコン基板31の研磨工程を経ること
なく電極基板3との直接接合を行うことができる。
Next, as shown in FIG. 7A, the silicon substrate 31 serving as the flow path substrate 1 and the electrode substrate 3 are directly bonded. At this time, as described above, the high-concentration boron diffusion layer 30 is formed only on the engraved portion 12 (the portion where the gap 16 is formed) on the silicon substrate 31, and the high-concentration boron diffusion layer 30 is formed on the portion to be the gap spacer portion 13. Is not formed, the direct bonding with the electrode substrate 3 can be performed without going through the polishing step of the silicon substrate 31.

【0058】すなわち、高濃度ボロン拡散層30を形成
した場合、通常、表面のマイクロラフネスが大きなるた
め、ボロン拡散面を他のシリコン基板に接合する場合に
おいては、シリコン基板の表面を研磨するなどしてマイ
クロラフネスを小さくすることが必要となる。これに対
し、このシリコン基板31には電極基板3と接合するギ
ャップスぺーサ部13を避けて高濃度ボロン拡散層30
を形成しているので、接合面(ギャップスぺーサ部13
の表面)でのマイクロラフネスの発生がなく、シリコン
基板31表面を研磨することなく電極基板3(シリコン
基板である。)と直接接合を行うことができるのであ
る。
That is, when the high-concentration boron diffusion layer 30 is formed, the micro-roughness of the surface is usually large. Therefore, when bonding the boron diffusion surface to another silicon substrate, the surface of the silicon substrate is polished. It is necessary to reduce the micro roughness. On the other hand, the silicon substrate 31 avoids the gap spacer portion 13 which is bonded to the electrode substrate 3 so as to avoid the high-concentration boron diffusion layer 30.
Is formed, the bonding surface (gap spacer portion 13) is formed.
No micro-roughness occurs on the surface of the silicon substrate 31 and the electrode substrate 3 (which is a silicon substrate) can be directly bonded without polishing the surface of the silicon substrate 31.

【0059】次に、同図(b)に示すように、シリコン
基板31に吐出室6などの流路パターン用の凹部38な
どを彫り込み、吐出室6及び高濃度ボロン拡散層30か
らなる振動板10などを形成して流路基板1を得る。な
お、ここでは、流路基板1に結晶面方位(110)のシ
リコン基板を用いて、10wt%〜30wt%程度のKOH
水溶液にて異方性エッチングし、この異方性エッチング
の際のマスクは、減圧CVD或いはプラズマCVDによ
る窒化膜或いは酸化膜と窒化膜の積層膜をパターニング
して用いた。
Next, as shown in FIG. 6B, a concave portion 38 for a flow pattern such as the discharge chamber 6 is carved in the silicon substrate 31, and a diaphragm composed of the discharge chamber 6 and the high-concentration boron diffusion layer 30 is formed. 10 and the like are formed to obtain the flow path substrate 1. Here, a silicon substrate having a crystal plane orientation (110) is used as the flow channel substrate 1 and KOH of about 10 to 30 wt% is used.
Anisotropic etching was performed using an aqueous solution, and a mask for the anisotropic etching was used by patterning a nitride film or a stacked film of an oxide film and a nitride film by low-pressure CVD or plasma CVD.

【0060】その後、同図(c)に示すように、流路基
板1上にノズル5を形成したノズル板4を接合して、所
望のインクジェットヘッドを完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 1C, the nozzle plate 4 having the nozzles 5 formed thereon is joined to the flow path substrate 1 to complete a desired ink jet head.

【0061】ここで、上述した第1、第2実施形態係る
インクジェットヘッドにおいて非平行ギャップの形成が
容易になることについて、比較例として示す図8及び図
9を参照して説明する。上述したように、各実施形態で
はギャップ16を振動板10に彫り込んだ彫り込み部1
2で形成しており、また、電極15(より具体的に保護
絶縁膜17表面)が彫り込み部12より広い範囲で平坦
である、つまり、彫り込み部12(或いはギャップ1
6)の領域より保護絶縁膜17と電極15の領域の方を
大きく形成しているので、ギャップ形状、彫り込み深さ
を制御性よく均一に作製することができ、滑らかな当接
が可能なギャップゼロの非平行形状を容易に形成するこ
とができる。
Here, the fact that the non-parallel gap can be easily formed in the ink jet heads according to the first and second embodiments will be described with reference to FIGS. 8 and 9 showing a comparative example. As described above, in each embodiment, the engraved portion 1 in which the gap 16 is engraved on the diaphragm 10.
2, and the electrode 15 (more specifically, the surface of the protective insulating film 17) is flat in a wider range than the engraved portion 12, that is, the engraved portion 12 (or the gap 1).
Since the area of the protective insulating film 17 and the area of the electrode 15 are formed larger than the area of 6), the gap shape and the engraving depth can be manufactured uniformly with good controllability, and the gap can be smoothly contacted. Zero non-parallel shapes can be easily formed.

【0062】これに対して、電極基板3に凹部を形成し
てこの凹部に電極15を形成する場合、つまり、電極基
板3の接合部と電極15 (或いは保護絶縁膜17を含む
積層膜)とが異なる層になっている場合には、少なから
ず正負の段差が発生し、所望のギャップ長が得られなか
ったり、場合によっては直接接合ができなくなる。
On the other hand, when a concave portion is formed in the electrode substrate 3 and the electrode 15 is formed in this concave portion, that is, the bonding portion of the electrode substrate 3 and the electrode 15 (or the laminated film including the protective insulating film 17) are formed. If the layers are in different layers, a considerable amount of positive / negative step occurs, and a desired gap length cannot be obtained, or in some cases, direct bonding cannot be performed.

【0063】すなわち、例えば図8(a)に示すよう
に、電極基板3の酸化膜3aに電極形成用の溝である凹
部41を形成し、この凹部41の底面に電極15及び保
護絶縁膜17を積層して構成した場合に、保護絶縁膜1
7の表面が電極基板3の接合部43の接合面より低くな
ると、同図(b)に示すように、流路基板1となるシリ
コン基板31を接合することはできるが、ギャップ16
の長さ(電極と振動板の距離)が凹部41の深さバラツ
キ、電極15の厚さバラツキ、保護絶縁膜17の厚さバ
ラツキによる影響を受けることになり、ギャップ長がば
らつくことになる。
That is, as shown in FIG. 8A, for example, a concave portion 41 which is a groove for forming an electrode is formed in the oxide film 3a of the electrode substrate 3, and the electrode 15 and the protective insulating film 17 are formed on the bottom surface of the concave portion 41. When the protective insulating film 1 is formed by laminating
7 is lower than the bonding surface of the bonding portion 43 of the electrode substrate 3, the silicon substrate 31 serving as the flow path substrate 1 can be bonded as shown in FIG.
(The distance between the electrode and the diaphragm) is affected by the variation in the depth of the concave portion 41, the variation in the thickness of the electrode 15, and the variation in the thickness of the protective insulating film 17, and the gap length varies.

【0064】また、例えば図9(a)に示すように、電
極基板3の酸化膜3aに電極形成用の溝である凹部41
を形成し、この凹部41の底面に電極15及び保護絶縁
膜17を積層して構成した場合に、保護絶縁膜17の表
面が電極基板3の接合部43の接合面より高くなると、
同図(b)に示すように、流路基板1となるシリコン基
板31を電極基板3に接合することが不可能になる。
As shown in FIG. 9A, for example, a concave portion 41 serving as a groove for forming an electrode is formed in an oxide film 3a of an electrode substrate 3.
When the electrode 15 and the protective insulating film 17 are laminated on the bottom surface of the concave portion 41 and the surface of the protective insulating film 17 is higher than the bonding surface of the bonding portion 43 of the electrode substrate 3,
As shown in FIG. 2B, it becomes impossible to join the silicon substrate 31 serving as the flow path substrate 1 to the electrode substrate 3.

【0065】したがって、振動板10にギャップ16と
なる彫り込み部12を形成する場合には、電極15を彫
り込み部12より広い範囲、すなわち電極基板3と流路
基板1との接合部(ギャップスペーサ部13)を含む領
域で平坦面とすることが好ましい。
Therefore, when forming the engraved portion 12 serving as the gap 16 on the diaphragm 10, the electrode 15 extends over a wider area than the engraved portion 12, that is, the junction between the electrode substrate 3 and the flow path substrate 1 (gap spacer portion). It is preferable that the region including 13) be a flat surface.

【0066】次に、本発明の第3実施形態に係るインク
ジェットヘッドについて、図10及び図11を参照して
説明する。なお、図10は同ヘッドの振動板短手方向の
模式的断面説明図、図11は同ヘッドの振動板長手方向
の模式的断面説明図である。このインクジェットヘッド
は、電極基板3の酸化膜3a上にポリシリコン膜からな
る電極15を形成し、各電極15表面及び各電極15間
の分離溝18内にHTO膜からなる保護絶縁膜17を形
成したものである。
Next, an ink jet head according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the head in the transverse direction of the diaphragm, and FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the head in the longitudinal direction of the diaphragm. In this ink jet head, an electrode 15 made of a polysilicon film is formed on an oxide film 3a of an electrode substrate 3, and a protective insulating film 17 made of an HTO film is formed on the surface of each electrode 15 and in a separation groove 18 between each electrode 15. It was done.

【0067】なお、ここでも電極15となるポリシリコ
ン膜にはリンをイオン注入して熱拡散することで低抵抗
化したが、低抵抗化用の不純物導入はこれに限るもので
なく、また、電極15は、ポリシリコン膜のみならず、
タングステンシリサイド膜、チタンシリサイド膜、或い
はそれらの積層膜などを用いることもできる。また、保
護絶縁膜47としてHTO膜を使用しているのは、HT
O膜が表面反応型であって電極15間の分離溝18を確
実に埋め込めることができるとともに、絶縁品質が高い
からであるが、表面反応型の保護絶縁膜はこれに限るも
のではない。さらに、電極15及び保護絶縁膜47の積
層膜のパターンは、振動板10上の彫り込み部12より
広い領域(大きいパターン)で平坦面としている。
In this case as well, the resistance was reduced by ion-implanting phosphorus and thermally diffusing phosphorus into the polysilicon film serving as the electrode 15, but the introduction of impurities for lowering the resistance is not limited to this. The electrode 15 is not only a polysilicon film, but also
A tungsten silicide film, a titanium silicide film, a stacked film thereof, or the like can also be used. The reason why the HTO film is used as the protective insulating film 47 is that the
This is because the O film is of a surface reaction type, which can reliably fill the separation groove 18 between the electrodes 15 and has high insulation quality, but the surface reaction type protection insulating film is not limited to this. Further, the pattern of the laminated film of the electrode 15 and the protective insulating film 47 is a flat surface in an area (large pattern) wider than the engraved portion 12 on the diaphragm 10.

【0068】また、流路基板1としては、前述した第1
実施形態のSOI基板を用いて振動板10を活性層基板
で形成した流路基板1、或いは第2実施形態のシリコン
基板に高濃度ボロン拡散層を形成してこれで振動板10
を形成した流路基板1のいずれでも用いることができ
る。したがって、両実施形態のいずれでも良いことを示
すため、流路基板1の詳細な図示は省略している(以下
の実施形態の説明でも同様である。)。
As the flow path substrate 1, the first substrate described above is used.
A high-concentration boron diffusion layer is formed on the flow path substrate 1 in which the vibration plate 10 is formed of an active layer substrate using the SOI substrate of the embodiment, or on the silicon substrate of the second embodiment.
Any of the flow path substrates 1 on which is formed can be used. Therefore, in order to show that either of the embodiments may be used, detailed illustration of the flow path substrate 1 is omitted (the same applies to the following description of the embodiments).

【0069】このようなインクジェットヘッドを製造す
るには、シリコン基板からなる電極基板3の酸化膜3a
上に電極材料であるポリシリコン膜を成膜し、このポリ
シリコン膜に公知の写真製版技術及びエッチング技術に
より、例えば0.5μm幅の分離溝18を形成して各チ
ャンネル毎の電極15に分離した後、電極15上に保護
絶縁膜17としてのHTO膜を成膜するとともに、この
HTO膜で分離溝18を埋め込む。その後、保護絶縁膜
17の表面を鏡面研磨し、流路基板1となるシリコン基
板との直接接合が可能な表面にする。なお、その後の流
路基板1となるシリコン基板との直接接合工程以降につ
いては前記第2実施形態のインクジェットヘッドの製造
工程として説明したと同様である。
In order to manufacture such an ink jet head, the oxide film 3a of the electrode substrate 3 made of a silicon substrate is required.
A polysilicon film as an electrode material is formed thereon, and a separation groove 18 having a width of, for example, 0.5 μm is formed in the polysilicon film by a known photoengraving technique and etching technique, and is separated into electrodes 15 for each channel. After that, an HTO film as a protective insulating film 17 is formed on the electrode 15 and the isolation groove 18 is filled with the HTO film. After that, the surface of the protective insulating film 17 is mirror-polished so that the surface can be directly bonded to the silicon substrate to be the flow path substrate 1. The steps after the direct bonding step with the silicon substrate serving as the flow path substrate 1 are the same as those described as the manufacturing steps of the ink jet head of the second embodiment.

【0070】このように構成したインクジェットヘッド
によれば、前記第1、第2実施形態と同様な作用効果が
得られるとともに、電極15間の分離溝18を保護絶縁
膜17で完全に埋め込んでいるため、電極基板3表面が
すべて平坦になり、ギャップ16の周囲を完全に封止す
ることができる。また、これにより、後述するように、
ギャップ16内を大気圧で使用する場合において、連通
孔を形成しても、電極パッド部15aから大気の流通や
水の流入、例えばダイシング工程時における水の流入が
なく、しかも、電極パッド部15aを封止する工程を経
ることなく、大気流通や水の流入を防ぐことができる。
According to the ink jet head configured as above, the same operation and effect as those of the first and second embodiments can be obtained, and the separation groove 18 between the electrodes 15 is completely buried with the protective insulating film 17. Therefore, the entire surface of the electrode substrate 3 becomes flat, and the periphery of the gap 16 can be completely sealed. This also allows for
In the case where the inside of the gap 16 is used at atmospheric pressure, even if the communication hole is formed, there is no flow of air or inflow of water from the electrode pad portion 15a, for example, no inflow of water during the dicing step. Without passing through the step of sealing the air, the air flow and the inflow of water can be prevented.

【0071】次に、本発明の第4実施形態に係るインク
ジェットヘッドについて図12及び図13を参照して説
明する。なお、図12は同ヘッドの振動板長手方向の模
式的断面説明図、図13は同ヘッドの振動板短手方向の
模式的断面説明図である。このインクジェットヘッド
は、流路基板1の振動板10の電極側表面と電極基板3
の電極15の振動板側表面のいずれにも保護絶縁膜4
7、17を形成したものである。
Next, an ink jet head according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a schematic cross-sectional explanatory view of the head in the longitudinal direction of the diaphragm, and FIG. 13 is a schematic cross-sectional explanatory view of the head in the transverse direction of the diaphragm. The ink jet head includes a surface of the flow path substrate 1 on the electrode side of the diaphragm 10 and the electrode substrate 3
Protective insulating film 4 on any of the surfaces of the electrodes 15 on the diaphragm side.
7 and 17 are formed.

【0072】このように振動板10と電極15表面のい
ずれにも保護絶縁膜47、17を形成した場合には、振
動板10と電極15のいずれか一方の表面に形成した場
合に比べて残留電荷が低減することを実験により確認し
ている。
In the case where the protective insulating films 47 and 17 are formed on both the surface of the diaphragm 10 and the electrode 15 as described above, the residual insulating films 47 and 17 remain as compared with the case where the protective insulating films 47 and 17 are formed on the surface of either the diaphragm 10 and the electrode 15. Experiments have confirmed that the charge is reduced.

【0073】すなわち、静電型インクジェットヘッドに
おいて、そのメカニズムの詳細は不明であるが、振動板
10と電極15との間の印加電圧をオフした場合におい
ても、見かけ上電極15間に電荷が残留するという現象
が確認されている。この影響を回避するため種々の電気
的手段を講じるのであるが、電極15表面及び振動板1
0表面の双方に保護絶縁膜48,17を有している場合
には、この影響が少ないことが確認されている。
That is, although the details of the mechanism of the electrostatic ink jet head are unknown, even when the applied voltage between the diaphragm 10 and the electrode 15 is turned off, apparently electric charges remain between the electrodes 15. The phenomenon of doing so has been confirmed. Various electrical measures are taken to avoid this effect.
It has been confirmed that this effect is small when the protective insulating films 48 and 17 are provided on both the zero surfaces.

【0074】次に、本発明の第5実施形態に係るインク
ジェットヘッドについて図14及び図15を参照して説
明する。なお、図14は同ヘッドの振動板短手方向の模
式的断面説明図、図15は同ヘッドの振動板長手方向の
模式的断面説明図である。このインクジェットヘッド
は、流路基板1の振動板10の電極側表面に保護絶縁膜
を兼ねる酸化膜48を形成し、この酸化膜48にギャッ
プ16となる彫り込み部12を形成したものである。
Next, an ink jet head according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the head in the transverse direction of the diaphragm, and FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the head in the longitudinal direction of the diaphragm. In this ink jet head, an oxide film 48 also serving as a protective insulating film is formed on the electrode side surface of the vibration plate 10 of the flow path substrate 1, and the engraved portion 12 serving as the gap 16 is formed in the oxide film 48.

【0075】なお、ここでは電極15側には保護絶縁膜
17を形成していないが、上記第4実施形態で説明した
ように、電極15側にも保護絶縁膜17を形成する方が
絶縁性確保や残留電荷の回避には有効である。
Although the protective insulating film 17 is not formed on the electrode 15 side here, as described in the fourth embodiment, it is more desirable to form the protective insulating film 17 on the electrode 15 side as well. It is effective for securing and avoiding residual charges.

【0076】このインクジェットヘッドのように振動板
10に形成した絶縁膜(酸化膜)48に彫り込み部12
を形成することで、振動板10自体に彫り込み部12を
形成する場合に比べて、非平行形状のギャップ制御性
(ギャップ精度)が向上する。すなわち、彫り込み部1
2をエッチングで形成する場合においては、彫り込み部
12のギャップ精度はレジストマスクとの選択比やエッ
チング安定性に起因するが、酸化膜48を加工する場合
の方がシリコン基板を加工する場合より制御性が高くな
る。
The engraved portion 12 is formed on the insulating film (oxide film) 48 formed on the diaphragm 10 like the ink jet head.
The gap controllability (gap accuracy) of the non-parallel shape is improved as compared with the case where the engraved portion 12 is formed on the diaphragm 10 itself. That is, the engraving part 1
In the case where 2 is formed by etching, the gap accuracy of the engraved portion 12 is caused by the selectivity to the resist mask and the etching stability. However, when the oxide film 48 is processed, it is more controlled than when the silicon substrate is processed. The nature becomes high.

【0077】なお、振動板10の絶縁膜48に彫り込み
部12を形成すると、振動板10に彫り込み部12を形
成する場合(前記第1乃至第4実施形態の場合)に比べ
て、絶縁膜48の厚み分だけ振動板10と電極15間の
距離が長くなるので、その分ギャップ16の実効電界を
ロスすることになり、非平行ギャップとすることによる
低電圧化の効果は若干小さくなる。ただし、絶縁膜48
としての酸化膜の誘電率(比誘電率:3.8)は空気
(比誘電率:1)の約4倍であるため、低電圧化の効果
の減殺も僅かである。ギャップ16となる彫り込み部1
2を振動板10或いは絶縁膜48のいずれに形成するか
は、その目的によって選択すれば良いが、プロセス面を
重視した場合には、彫り込み部12を絶縁膜48に形成
する方が振動板10に形成する場合よりも有利と考えら
れる。
When the engraved portion 12 is formed in the insulating film 48 of the diaphragm 10, the insulating film 48 is formed as compared with the case where the engraved portion 12 is formed in the diaphragm 10 (in the first to fourth embodiments). Since the distance between the diaphragm 10 and the electrode 15 increases by the thickness of the gap, the effective electric field of the gap 16 is correspondingly lost, and the effect of lowering the voltage by using a non-parallel gap is slightly reduced. However, the insulating film 48
Since the dielectric constant (relative dielectric constant: 3.8) of the oxide film is about four times that of air (relative dielectric constant: 1), the effect of lowering the voltage is slightly reduced. Engraved part 1 that becomes gap 16
2 may be formed on the diaphragm 10 or the insulating film 48 depending on the purpose. However, if emphasis is placed on the process surface, it is better to form the engraved portion 12 on the insulating film 48. This is considered to be more advantageous than the case of forming

【0078】次に、本発明の第6実施形態に係るインク
ジェットヘッドについて図16及び図17を参照して説
明する。なお、図16は同ヘッドの振動板短手方向の模
式的断面説明図、図17は同ヘッドの振動板長手方向の
模式的断面説明図である。このインクジェットヘッド
は、流路基板1のギャップ16となる彫り込み部12を
熱酸化とその部分の除去より形成したものである。ここ
での彫り込み部12は平行ギャップを形成する形状とし
ている。
Next, an ink jet head according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of the head in the transverse direction of the diaphragm, and FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of the head in the longitudinal direction of the diaphragm. In this ink-jet head, the engraved portion 12 serving as the gap 16 of the flow path substrate 1 is formed by thermal oxidation and removal of the portion. The engraved portion 12 here has a shape that forms a parallel gap.

【0079】このようにギャップ用彫り込み部12の形
成を熱酸化とその部分の除去により形成することで、レ
ジストマスクを用いた或いは写真製版技術を用いた彫り
込み部の形成工程よりもギャップ精度及び再現性が向上
する。
As described above, by forming the engraved portion 12 for the gap by thermal oxidation and removing the portion, the gap accuracy and reproduction can be improved more than in the process of forming the engraved portion using a resist mask or photolithography. The performance is improved.

【0080】そこで、この第6実施形態に係るインクジ
ェットヘッドの製造工程について図18及び図19を参
照して説明する。先ず、図18(a)に示すように、流
路基板1となるシリコン基板31に直接接合する面の表
面荒れを防ぐためのバッファ酸化膜54を成膜し、この
バッファ酸化膜54上に酸化防止マスクとなるLP−C
VD窒化膜、LP−SiN膜等などの減圧窒化膜を形成
して、これらを公知の写真製版技術及びエッチング技術
を用いてパターニングして、バッファ酸化膜54及び窒
化膜55のマスクパターンを形成する。
The manufacturing process of the ink jet head according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 18A, a buffer oxide film 54 for preventing surface roughness of a surface directly bonded to the silicon substrate 31 to be the flow path substrate 1 is formed. LP-C used as prevention mask
A low-pressure nitride film such as a VD nitride film, an LP-SiN film or the like is formed, and these are patterned using a known photolithography technique and an etching technique to form a mask pattern of the buffer oxide film 54 and the nitride film 55. .

【0081】そして、同図(b)に示すように、上記窒
化膜55を酸化マスクとして、所望のギャップ16を得
るための熱酸化を行って酸化膜56を形成する。例え
ば、ギャップ長0.2μmのギャップ16を得るために
は、厚さ約0.44μm程度の酸化膜56を形成すれば
よい。
Then, as shown in FIG. 9B, thermal oxidation for obtaining a desired gap 16 is performed using the nitride film 55 as an oxidation mask to form an oxide film 56. For example, in order to obtain the gap 16 having a gap length of 0.2 μm, the oxide film 56 having a thickness of about 0.44 μm may be formed.

【0082】次に、同図(c)に示すように、酸化膜5
6を除去する。ここでは酸化膜56をバッファード弗酸
で除去した。次いで、同図(d)に示すように、窒化膜
55及びバッファ酸化膜54を順次除去する。ここで
は、窒化膜55を熱燐酸で除去した。これにより、シリ
コン基板31に熱酸化とその部分の除去により彫り込み
部12が形成される。
Next, as shown in FIG.
6 is removed. Here, the oxide film 56 was removed with buffered hydrofluoric acid. Next, as shown in FIG. 4D, the nitride film 55 and the buffer oxide film 54 are sequentially removed. Here, the nitride film 55 was removed with hot phosphoric acid. As a result, the engraved portion 12 is formed on the silicon substrate 31 by thermal oxidation and removal of the portion.

【0083】そこで、図19に示すように、前述した第
2実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程で説
明した同様の工程で、シリコン基板31を電極基板3に
直接接合し、シリコン基板31に吐出室6等の凹部及び
振動板10を形成した後、ノズル板4を接合してインク
ジェットヘッドを完成する。
Therefore, as shown in FIG. 19, the silicon substrate 31 is directly bonded to the electrode substrate 3 and discharged to the silicon substrate 31 in the same process as described in the manufacturing process of the ink jet head according to the second embodiment. After forming the recess such as the chamber 6 and the diaphragm 10, the nozzle plate 4 is joined to complete the ink jet head.

【0084】このように、熱酸化とその除去によりギャ
ップとなる彫り込み部12を形成することにより、酸化
膜56の膜厚制御がエッチング深さ制御に比べて高いた
め、レジストマスク或いは写真製版技術を使った彫り込
み部の形成に比べて、高いギャップ精度と再現性を得る
ことができる。
As described above, by forming the engraved portion 12 serving as a gap by thermal oxidation and its removal, the thickness control of the oxide film 56 is higher than the etching depth control. Higher gap accuracy and reproducibility can be obtained as compared with the formation of the engraved portion used.

【0085】なお、ここでは、平行ギャップ形状となる
彫り込み部を形成しているが、マスクパターンに工夫を
施すことにより非平行形状のギャップ形成が可能であ
る。ただし、グラデーションマスクを用いたフォトリソ
技術とエッチング転写技術を用いた場合に比べると、自
由度が少なく幾分制限が加わる。
Although the engraved portion having a parallel gap shape is formed here, a non-parallel shape gap can be formed by devising the mask pattern. However, as compared with the case where the photolithography technique using the gradation mask and the etching transfer technique are used, the degree of freedom is small and some restrictions are applied.

【0086】次に、本発明の第7実施形態に係るインク
ジェットヘッドについて図20及び図21を参照して説
明する。なお、図20は同ヘッドの振動板短手方向の模
式的断面説明図、図21は同ヘッドの振動板長手方向の
模式的断面説明図である。このインクジェットヘッド
は、振動板10を形成するための高濃度ボロン拡散層3
0をギャップ16となる彫り込み部12のみに形成し、
或いはギャップ用彫り込み部12を形成する領域にのみ
高濃度ボロン拡散層30を形成した(いずれであるかは
製造工程上の違いである。)ものであり、前記第6実施
形態におけると同様な熱酸化とその部分の除去を行うこ
とで彫り込み部12を形成したものである。
Next, an ink jet head according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 20 is a schematic cross-sectional explanatory view of the head in the lateral direction of the diaphragm, and FIG. 21 is a schematic cross-sectional explanatory view of the head in the longitudinal direction of the diaphragm. This inkjet head has a high-concentration boron diffusion layer 3 for forming the diaphragm 10.
0 is formed only on the engraved portion 12 that becomes the gap 16,
Alternatively, the high-concentration boron diffusion layer 30 is formed only in the region where the engraved portion 12 for the gap is formed (which is a difference in the manufacturing process), and the same heat as in the sixth embodiment is used. The engraved portion 12 is formed by performing oxidation and removal of the portion.

【0087】このように振動板10の形成に使用する、
より具体的にはボロンストップに利用する高濃度ボロン
拡散層30を、ギャップ16となる彫り込み部12のみ
に形成し、或いはギャップ用彫り込み部12を形成する
領域にのみ形成することで、後に直接接合するギャップ
スぺーサ部13の表面モホロジーが低下せず、表面性の
よい接合面を確保することができ、接合信頼性が向上す
ることは前述したとおりである。
As described above, the diaphragm 10 is used for forming
More specifically, the high-concentration boron diffusion layer 30 used for the boron stop is formed only in the engraved portion 12 serving as the gap 16 or only in the region where the engraved portion 12 for the gap is formed, so that direct bonding is performed later. As described above, the surface morphology of the gap spacer portion 13 to be formed does not decrease, a bonding surface having good surface properties can be secured, and the bonding reliability is improved.

【0088】そこで、この第7実施形態に係るインクジ
ェットヘッドの製造工程の一例について図22及び図2
3を参照して説明する。先ず、図22(a)に示すよう
に、流路基板1となるシリコン基板31に直接接合する
面の表面荒れを防ぐためのバッファ酸化膜54を成膜
し、このバッファ酸化膜54上に酸化防止マスクとなる
LP−CVD窒化膜、LP−SiN膜等などの減圧窒化
膜を形成して、これらを公知の写真製版技術及びエッチ
ング技術を用いてパターニングして、バッファ酸化膜5
4及び窒化膜55のマスクパターンを形成する。
Therefore, an example of the manufacturing process of the ink jet head according to the seventh embodiment will be described with reference to FIGS.
3 will be described. First, as shown in FIG. 22A, a buffer oxide film 54 for preventing surface roughness of a surface directly bonded to the silicon substrate 31 serving as the flow path substrate 1 is formed, and an oxide film is formed on the buffer oxide film 54. A low-pressure nitride film such as an LP-CVD nitride film or an LP-SiN film serving as a prevention mask is formed, and these are patterned using a known photolithography technique and etching technique to form a buffer oxide film 5.
4 and a mask pattern of the nitride film 55 are formed.

【0089】そして、同図(b)に示すように、上記窒
化膜55を酸化マスクとして、所望のギャップ16を得
るための熱酸化を行って酸化膜56を形成する。例え
ば、ギャップ長0.2μmのギャップ16を得るために
は、厚さ約0.44μm程度の酸化膜56を形成すれば
よい。
Then, as shown in FIG. 9B, thermal oxidation for obtaining a desired gap 16 is performed using the nitride film 55 as an oxidation mask to form an oxide film 56. For example, in order to obtain the gap 16 having a gap length of 0.2 μm, the oxide film 56 having a thickness of about 0.44 μm may be formed.

【0090】次に、同図(c)に示すように、バッファ
ード弗酸などで酸化膜56を除去すした後、同図(d)
に示すように、公知の固体拡散法或いは塗布拡散法によ
り振動板10の形成を目的とした高濃度ボロン拡散層3
0を形成する。このとき、シリコン基板31の全面には
ボロンガラス層34が形成される。
Next, after removing the oxide film 56 with buffered hydrofluoric acid or the like as shown in FIG.
As shown in FIG. 3, a high-concentration boron diffusion layer 3 for forming the diaphragm 10 by a known solid diffusion method or coating diffusion method.
0 is formed. At this time, a boron glass layer 34 is formed on the entire surface of the silicon substrate 31.

【0091】そこで、同図(e)に示すように、ボロン
ガラス34及び窒化膜55並びにバッファ酸化膜54を
バッファード弗酸により除去することで、振動板10を
形成する高濃度ボロン拡散層30を彫り込み部12のみ
に形成した流路基板1となるシリコン基板31が得られ
る。
Therefore, as shown in FIG. 11E, the boron glass 34, the nitride film 55, and the buffer oxide film 54 are removed by buffered hydrofluoric acid, so that the high-concentration boron diffusion layer 30 forming the diaphragm 10 is formed. The silicon substrate 31 which becomes the flow path substrate 1 in which only the engraved portion 12 is formed is obtained.

【0092】その後、図23に示すように、前述した第
2実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程で説
明したと同様の工程で、シリコン基板31を電極基板3
に直接接合し、シリコン基板31に吐出室6等の凹部及
び振動板10を形成した後、ノズル板4を接合してイン
クジェットヘッドを完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 23, the silicon substrate 31 is replaced with the electrode substrate 3 in the same steps as those described in the manufacturing process of the ink jet head according to the second embodiment.
After forming the concave portion such as the discharge chamber 6 and the vibration plate 10 in the silicon substrate 31, the nozzle plate 4 is bonded to complete the ink jet head.

【0093】次に、この第7実施形態に係るインクジェ
ットヘッドの製造工程の他の例について図24を参照し
て説明する。先ず、同図(a)に示すように、流路基板
1となるシリコン基板31に直接接合する面の表面荒れ
を防ぐためのバッファ酸化膜54を成膜し、このバッフ
ァ酸化膜54上に酸化防止マスクとなるLP−CVD窒
化膜、LP−SiN膜等などの減圧窒化膜を形成して、
これらを公知の写真製版技術及びエッチング技術を用い
てパターニングして、バッファ酸化膜54及び窒化膜5
5のマスクパターンを形成する。
Next, another example of the manufacturing process of the ink jet head according to the seventh embodiment will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 2A, a buffer oxide film 54 for preventing surface roughness of a surface directly bonded to the silicon substrate 31 serving as the flow path substrate 1 is formed, and an oxide film is formed on the buffer oxide film 54. Forming a low-pressure nitride film such as an LP-CVD nitride film, an LP-SiN film, etc., which serves as a prevention mask,
These are patterned using a known photoengraving technique and etching technique to form a buffer oxide film 54 and a nitride film 5.
5 are formed.

【0094】次に、同図(b)に示すように、バッファ
酸化膜54及び窒化膜55をマスクとして、公知の固体
拡散法或いは塗布拡散法により振動板10の形成を目的
とした高濃度ボロン拡散層30を形成する。このとき、
シリコン基板31の全面にはボロンガラス層34が形成
される。
Next, as shown in FIG. 2B, using the buffer oxide film 54 and the nitride film 55 as a mask, high-concentration boron for forming the diaphragm 10 is formed by a known solid diffusion method or coating diffusion method. The diffusion layer 30 is formed. At this time,
A boron glass layer 34 is formed on the entire surface of the silicon substrate 31.

【0095】そこで、ボロンガラス34をバッファード
弗酸により除去した後、同図(c)に示すように、上記
窒化膜マスク層55を酸化マスクとして、所望のギャッ
プ51を得るための熱酸化を行い、酸化膜56を形成す
る。例えば、ギャップ長0.2μmのギャップ51を得
るためには、厚さ約0.44μm程度の酸化膜56を形
成すればよい。次に、同図(d)に示すように、バッフ
ァード弗酸にて酸化膜56を除去する。
Then, after the boron glass 34 is removed by buffered hydrofluoric acid, thermal oxidation for obtaining a desired gap 51 is performed by using the nitride mask layer 55 as an oxidation mask as shown in FIG. Then, an oxide film 56 is formed. For example, in order to obtain a gap 51 having a gap length of 0.2 μm, an oxide film 56 having a thickness of about 0.44 μm may be formed. Next, as shown in FIG. 3D, the oxide film 56 is removed with buffered hydrofluoric acid.

【0096】次いで、同図(e)に示すように、窒化膜
55及びバッファ酸化膜54を順次除去する。ここで
は、窒化膜55を熱燐酸で除去した。これにより、シリ
コン基板31にギャップ16となる領域のみ高濃度ボロ
ン拡散層30が形成されて熱酸化とその部分の除去によ
り彫り込み部12が形成される。
Next, the nitride film 55 and the buffer oxide film 54 are sequentially removed as shown in FIG. Here, the nitride film 55 was removed with hot phosphoric acid. As a result, the high-concentration boron diffusion layer 30 is formed only in the region where the gap 16 is formed on the silicon substrate 31, and the engraved portion 12 is formed by thermal oxidation and removal of the portion.

【0097】その後、前記図23に示すように、前述し
た第2実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程
で説明したと同様の工程で、シリコン基板31を電極基
板3に直接接合し、シリコン基板31に吐出室6等の凹
部及び振動板10を形成した後、ノズル板4を接合して
インクジェットヘッドを完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 23, the silicon substrate 31 is directly bonded to the electrode substrate 3 in the same steps as those described in the manufacturing process of the ink jet head according to the second embodiment, and After forming the recess such as the discharge chamber 6 and the vibration plate 10, the nozzle plate 4 is joined to complete the ink jet head.

【0098】上述した各製造工程のいずれにおいても、
ギャップ形成と振動板用高濃度ボロン拡散層の形成を1
つのマスク(窒化膜55)で行うことができて、製造工
程が簡単になり、低コスト化を図れる。
In any of the above manufacturing steps,
Gap formation and formation of high-concentration boron diffusion layer for diaphragm
This can be performed with one mask (nitride film 55), so that the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced.

【0099】次に、本発明の第8実施形態に係るインク
ジェットヘッドについて図25及び図26を参照して説
明する。なお、図25は同ヘッドの振動板短手方向の模
式的断面説明図、図26は同ヘッドの振動板長手方向の
模式的断面説明図である。このインクジェットヘッド
は、流路基板1となるシリコン基板に振動板10を形成
するための高濃度ボロン拡散層30を形成し、この高濃
度ボロン拡散層30を熱酸化するときの増速酸化を利用
して、高濃度ボロン拡散層領域の酸化膜を自己選択的に
厚く成膜した後、その酸化膜を除去することで、ギャッ
プ16となる彫り込み部12を形成したものである。
Next, an ink jet head according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 25 is a schematic cross-sectional view of the head in the transverse direction of the diaphragm, and FIG. 26 is a schematic cross-sectional view of the head in the longitudinal direction of the diaphragm. In this ink jet head, a high-concentration boron diffusion layer 30 for forming the vibration plate 10 is formed on a silicon substrate serving as the flow path substrate 1, and the high-concentration boron diffusion layer 30 is subjected to accelerated oxidation when thermally oxidized. Then, an oxide film in the high-concentration boron diffusion layer region is formed in a self-selective and thick manner, and then the oxide film is removed to form the engraved portion 12 which becomes the gap 16.

【0100】このように高濃度ボロン拡散層の増速酸化
とその酸化膜の除去によって彫り込み部12を形成する
ことで、ギャップ形成を簡単な工程で低コストに行うこ
とができるようになり、ヘッドの低コスト化を図れる。
As described above, the engraved portion 12 is formed by the accelerated oxidation of the high-concentration boron diffusion layer and the removal of the oxide film, whereby the gap can be formed by a simple process at a low cost. Cost can be reduced.

【0101】そこで、この第8実施形態に係るインクジ
ェットヘッドの製造工程について図27及び図28を参
照して説明する。先ず、図27(a)に示すように、振
動板10及び吐出室6等のベースを形成する流路基板1
となるシリコン基板31(シリコンウエハを用いる。)
上に、彫り込み部12を形成する領域に対応して酸化膜
のマスクパターン33を形成する。そして、同図(b)
に示すように、公知の固体拡散法或いは塗布拡散法によ
り、振動板10の形成を目的とした高濃度ボロン拡散層
30を形成する。このとき、シリコン基板31の全面に
はボロンガラス層34が形成される。
The manufacturing process of the ink jet head according to the eighth embodiment will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 27A, the flow path substrate 1 forming the base of the diaphragm 10 and the discharge chamber 6 and the like.
Silicon substrate 31 (using a silicon wafer)
On top, a mask pattern 33 of an oxide film is formed corresponding to the region where the engraved portion 12 is to be formed. Then, FIG.
As shown in (1), a high-concentration boron diffusion layer 30 for forming the diaphragm 10 is formed by a known solid diffusion method or coating diffusion method. At this time, a boron glass layer 34 is formed on the entire surface of the silicon substrate 31.

【0102】そこで、同図(c)に示すように、ボロン
ガラス34及び酸化膜マスクパターン33をバッファー
ド弗酸により除去した後、同図(d)に示すように、シ
リコン基板31に熱酸化処理を施す。このとき、ボロン
拡散層30の増速酸化現象を利用することにより、ボロ
ン拡散層30に対応する領域の酸化膜56を自己選択的
に厚く成膜する。
Then, after removing the boron glass 34 and the oxide film mask pattern 33 with buffered hydrofluoric acid as shown in FIG. 3C, the silicon substrate 31 is thermally oxidized as shown in FIG. Perform processing. At this time, the oxide film 56 in a region corresponding to the boron diffusion layer 30 is formed to be thicker in a self-selective manner by utilizing the accelerated oxidation phenomenon of the boron diffusion layer 30.

【0103】そして、同図(e)に示すように、バッフ
ァード弗酸などで酸化膜56を除去する。これにより、
シリコン基板31に所望のギャップ16となる彫り込み
部12が形成される。
Then, as shown in FIG. 11E, the oxide film 56 is removed with buffered hydrofluoric acid or the like. This allows
The engraved portion 12 that becomes the desired gap 16 is formed on the silicon substrate 31.

【0104】その後、図28に示すように、前述した第
2実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程で説
明したと同様の工程で、シリコン基板31を電極基板3
に直接接合し、シリコン基板31に吐出室6等の凹部及
び振動板10を形成した後、ノズル板4を接合してイン
クジェットヘッドを完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 28, the silicon substrate 31 is replaced with the electrode substrate 3 in the same steps as those described in the manufacturing process of the ink jet head according to the second embodiment.
After forming the concave portion such as the discharge chamber 6 and the vibration plate 10 in the silicon substrate 31, the nozzle plate 4 is bonded to complete the ink jet head.

【0105】ここで、ギャップ用の彫り込み部を形成す
る高濃度ボロン拡散層30の形成領域と吐出室6の形成
領域との関係について前述した第7実施形態で用いた図
20と図29とを参照して説明する。前述したように、
振動板10を形成する高濃度ボロン拡散層30は、接合
面(ギャップスペーサ部13表面)にマイクロラフネス
が発生しないように彫り込み部12を形成する範囲或い
はギャップ16を形成する範囲にのみ形成する。この場
合、吐出室6は、図20に示すように、高濃度ボロン拡
散層30を形成した領域内に形成する。
Here, the relationship between the formation region of the high-concentration boron diffusion layer 30 forming the engraved portion for the gap and the formation region of the discharge chamber 6 will be described with reference to FIGS. It will be described with reference to FIG. As previously mentioned,
The high-concentration boron diffusion layer 30 forming the diaphragm 10 is formed only in the range where the engraved portion 12 is formed or the range where the gap 16 is formed so that micro roughness is not generated on the joint surface (the surface of the gap spacer portion 13). In this case, the discharge chamber 6 is formed in a region where the high-concentration boron diffusion layer 30 is formed, as shown in FIG.

【0106】これに対して、吐出室6の大きさが高濃度
ボロン拡散層30を形成した領域よりも大きくなると、
ボロンストップが働かないため、図29に示すように、
流路基板1と振動板10が一部、或いは全部分離するこ
とになるので、振動板10の固定端がわずかな接合部の
みになって振動板強度が弱くなる。
On the other hand, when the size of the discharge chamber 6 is larger than the region where the high-concentration boron diffusion layer 30 is formed,
Since the boron stop does not work, as shown in FIG.
Since the flow path substrate 1 and the diaphragm 10 are partially or wholly separated from each other, the fixed end of the diaphragm 10 is only a small joint, and the diaphragm strength is weakened.

【0107】したがって、吐出室6を高濃度ボロン拡散
層30を形成した領域内に形成することで、デバイスの
強度が向上し、また、歩留まりが向上する。
Therefore, by forming the discharge chamber 6 in the region where the high-concentration boron diffusion layer 30 is formed, the strength of the device is improved and the yield is improved.

【0108】次に、振動板10或いは振動板10の絶縁
膜47にギャップ16となる彫り込み部12を形成する
ことによるギャップ開口の封止効果について図30乃至
図32を参照して説明する。本発明に係るインクジェッ
トヘッドでは、図30にも示すように、振動板10或い
は振動板10の絶縁膜47にギャップ16となる彫り込
み部12を形成しているので、ギャップ16の開口部
(周囲)が完全に封止される。
Next, the sealing effect of the gap opening by forming the engraved portion 12 serving as the gap 16 in the vibration plate 10 or the insulating film 47 of the vibration plate 10 will be described with reference to FIGS. In the ink jet head according to the present invention, as shown in FIG. 30, since the engraved portion 12 serving as the gap 16 is formed in the vibration plate 10 or the insulating film 47 of the vibration plate 10, the opening (periphery) of the gap 16 is formed. Is completely sealed.

【0109】したがって、シリコンウエハから各ヘッド
チップに分離するとき(ダイシング時)、図30に示す
ように電極パッド部15aに対応する流路基板1の一部
1aを除去していても、水がギャップ16内に流入する
ことがなく、プロセスが単純化して、低コスト化を図る
ことができる。また、ギャップ16の開口部(周囲)が
封止されているため、湿度や温度などの使用環境に左右
されることがなく、湿度の高い環境下では結露により水
玉或いは水分子が架橋となって振動板10が電極基板3
側に固着する現象を回避することができる。
Therefore, when separating each head chip from the silicon wafer (during dicing), even if a part 1a of the flow path substrate 1 corresponding to the electrode pad portion 15a is removed as shown in FIG. Since the process does not flow into the gap 16, the process is simplified, and the cost can be reduced. In addition, since the opening (periphery) of the gap 16 is sealed, it is not affected by the use environment such as humidity and temperature. In an environment with high humidity, polka dots or water molecules are crosslinked by condensation. The diaphragm 10 is the electrode substrate 3
The phenomenon of sticking to the side can be avoided.

【0110】これに対して、図31に示すように、電極
基板63の酸化膜63aに電極形成溝(凹部)64を形
成して、この電極形成溝64の底面に電極65を形成
し、電極65表面に保護絶縁膜67を成膜し、電極形成
溝64以外の部分をギャップ66を規定するギャップス
ペーサ部68としたヘッド構成の場合、ギャップ66が
電極パッド部55a側の開口部66aを通じて開放され
る。また、図32に示すように、電極形成溝64と開口
部66aとの間に凸部63bを形成したヘッド構成も考
えられる。
On the other hand, as shown in FIG. 31, an electrode forming groove (recess) 64 is formed in the oxide film 63a of the electrode substrate 63, and an electrode 65 is formed on the bottom surface of the electrode forming groove 64. In the case of a head configuration in which a protective insulating film 67 is formed on the surface of the electrode 65 and a portion other than the electrode forming groove 64 is a gap spacer portion 68 that defines the gap 66, the gap 66 is opened through the opening 66a on the electrode pad portion 55a side. Is done. Further, as shown in FIG. 32, a head configuration in which a protrusion 63b is formed between the electrode forming groove 64 and the opening 66a is also conceivable.

【0111】ところが、これらの図31或いは図32の
ヘッド構造では、ギャップ66が開口部66aを通じて
開放されており、開口部66aを完全に封止することが
困難であるので、ウェハ上に形成しヘッドチップ群をダ
イシングによって個々のチップに分割するときに、開口
部66aからギャップ66に水が流入することになる。
In the head structure of FIG. 31 or 32, however, the gap 66 is opened through the opening 66a, and it is difficult to completely seal the opening 66a. When the head chip group is divided into individual chips by dicing, water flows into the gap 66 from the opening 66a.

【0112】これを防ぐためには、図31及び図32に
示すように、流路基板1の電極パッド部15aに対応す
る部分1aを残してダイシング(チップ化)した後に、
その部分1aを除去して電極パッド部15aを開口する
という工程を採らなければならない。そのため、チップ
毎に電極引出し用開口部の形成が必要となり、ウェハプ
ロセスのメリットが半減する。また、ウェハ状態で電極
引出し用開口部の形成を行なった場合には、ダイシング
前に、電極引き出し用開口部を封止することなく開口部
66aのみを予め封止しておかなければならないが、こ
のような封止は後工程の熱履歴等を考えるとかなりの困
難である。
In order to prevent this, as shown in FIGS. 31 and 32, after dicing (chip formation) while leaving a portion 1a corresponding to the electrode pad portion 15a of the flow path substrate 1,
A step of removing the portion 1a and opening the electrode pad portion 15a must be taken. Therefore, it is necessary to form an electrode lead-out opening for each chip, and the merit of the wafer process is reduced by half. Further, when the electrode lead-out opening is formed in the wafer state, only the opening 66a must be sealed before sealing without sealing the electrode lead-out opening before dicing. Such sealing is considerably difficult in view of the heat history and the like in the post-process.

【0113】したがって、本発明に係るインクジェット
ヘッドのように振動板側(振動板10自体或いはその表
面に保護絶縁膜47)に彫り込み部12を形成してギャ
ップ16を形成することで、簡単にギャップ16の周囲
を完全に封止することができ、ギャップ16が開口する
ことによる不都合を回避できる。
Therefore, the gap 16 can be easily formed by forming the engraved portion 12 on the diaphragm side (the diaphragm 10 itself or the protective insulating film 47 on the surface thereof) and forming the gap 16 like the ink jet head according to the present invention. 16 can be completely sealed, and the inconvenience caused by the opening of the gap 16 can be avoided.

【0114】次に、本発明の第9実施形態に係るインク
ジェットヘッドについて図33及び図34を参照して説
明する。なお、図33は同ヘッドのノズル板を省略した
上面説明図、図34は図36のA−A線に沿う振動板長
手方向の模式的断面説明図である。
Next, an ink jet head according to a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 33 is an explanatory top view of the head with the nozzle plate omitted, and FIG. 34 is a schematic cross-sectional explanatory view in the longitudinal direction of the diaphragm along the line AA in FIG.

【0115】このインクジェットヘッドでは、電極基板
3の保護絶縁膜17に、各ギャップ16に連通する連通
路71を形成するとともに、各連通路71が連通する共
通連通路72を設け、流路基板1に共通連通路72の端
部を大気に開放する大気開放口73を形成している。こ
れらの連通路71、共通連通路72及び大気開放口73
によって製造途中でギャップ内圧を大気圧に解放する手
段を構成している。
In this ink jet head, a communication path 71 communicating with each gap 16 is formed in the protective insulating film 17 of the electrode substrate 3 and a common communication path 72 communicating with each communication path 71 is provided. An air opening port 73 for opening an end of the common communication path 72 to the atmosphere is formed. The communication path 71, the common communication path 72, and the atmosphere opening port 73
This constitutes means for releasing the internal pressure of the gap to the atmospheric pressure during the production.

【0116】ここで、これらの連通路71、共通連通路
72及び大気開放口73は、電極引き出し用開口部(電
極取り出し部)やダイシングライン上を避けて設形成し
ている。これにより、ダイシング時に水等が流入するこ
とがなくなる。また、大気開放口73は、振動板10と
同様な処理を行って、つまり、流路基板1を大気開放口
73の部分では振動板10と同程度の厚さにして、必要
な時点で、突き当てたり、或いはレーザービーム等によ
り貫通できるようにしている。
The communication passage 71, the common communication passage 72, and the air opening 73 are formed so as to avoid the electrode lead-out opening (electrode take-out part) and the dicing line. This prevents water or the like from flowing in during dicing. Further, the atmosphere opening port 73 performs the same processing as that of the diaphragm 10, that is, the flow path substrate 1 is made to have the same thickness as the diaphragm 10 at the portion of the atmosphere opening port 73, and at a necessary time, It can be abutted or penetrated by a laser beam or the like.

【0117】このように構成したので、製造途中でギャ
ップ内圧を大気圧に容易に解放することができ、噴射効
率の低下、噴射特性のバラツキを低減することができ
る。すなわち、封止したギャップ16内は通常、正圧
か、負圧のどちらかになる。例えば、前述した電極基板
3と流路基板1(シリコン基板31)の直接接合を減圧
中で実施すると、ギャップ16内はある程度の減圧状態
に保持される。この場合、振動板10と電極15との間
に電圧を印加する前に振動板10が極端に変形している
と、噴射効率が低くなるだけでなく、駆動電圧バラツ
キ、吐出インク量や吐出インク速度のバラツキ、インク
滴着弾位置のバラツキ等の種々のバラツキが生じるの
で、大気、窒素或いは希ガス中等でギャップ16内を大
気圧に開放することが好ましい。そこで、このインクジ
ェットヘッドでは、ギャップ16内を大気開放するため
の連通路71、共通連通路72及び大気開放口73を設
けているのである。
With such a configuration, the pressure in the gap can be easily released to the atmospheric pressure during the production, so that a reduction in injection efficiency and a variation in injection characteristics can be reduced. That is, the pressure in the sealed gap 16 is usually either positive pressure or negative pressure. For example, when the above-described direct bonding between the electrode substrate 3 and the flow path substrate 1 (silicon substrate 31) is performed under reduced pressure, the inside of the gap 16 is maintained at a certain reduced pressure. In this case, if the diaphragm 10 is extremely deformed before the voltage is applied between the diaphragm 10 and the electrode 15, not only the ejection efficiency is lowered, but also the driving voltage variation, the amount of ejected ink and the amount of ejected ink are reduced. Since various variations such as a variation in the speed and a variation in the ink droplet landing position occur, it is preferable to open the gap 16 to the atmospheric pressure in the atmosphere, nitrogen, or a rare gas. Therefore, in this inkjet head, a communication path 71 for opening the inside of the gap 16 to the atmosphere, a common communication path 72, and an atmosphere opening port 73 are provided.

【0118】なお、電極15間の分離溝18に隙間があ
ると、この隙間から共通連通路72を通じて、ダイシン
グ時或いはその他の洗浄時において水の流入が起こりう
るので、大気圧開放と水の流入防止を完全に図るには、
前記第3実施形態のインクジェットヘッドのように電極
分離溝18を保護絶縁膜17で平坦に且つ隙間なく完全
に埋め込むことが好ましい。
If there is a gap in the separation groove 18 between the electrodes 15, water can flow from the gap through the common communication path 72 at the time of dicing or other cleaning. For complete prevention,
As in the ink jet head of the third embodiment, it is preferable that the electrode separation groove 18 is completely buried flat with no gap with the protective insulating film 17.

【0119】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
を搭載した本発明に係るインクジェット記録装置の機構
部の概要について図35及び図36を参照して簡単に説
明する。なお、図35は本発明に係るインクジェット記
録装置の一例を説明する斜視説明図、図36は同記録装
置の機構部の説明図である。このインクジェットヘッド
記録装置は、記録装置本体81の内部に主走査方向に移
動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載したインクジェ
ットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへのインク
を供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構
部82等を収納し、給紙カセット84或いは手差しトレ
イ85から給送される用紙83を取り込み、印字機構部
82によって所要の画像を記録した後、後面側に装着さ
れた排紙トレイ86に排紙する。
Next, the outline of the mechanism of the ink jet recording apparatus according to the present invention equipped with the ink jet head according to the present invention will be briefly described with reference to FIGS. 35 and 36. FIG. 35 is a perspective view for explaining an example of the ink jet printing apparatus according to the present invention, and FIG. 36 is an explanatory view of a mechanism of the printing apparatus. This ink jet head recording apparatus includes a carriage movable in the main scanning direction inside a recording apparatus main body 81, a recording head including an inkjet head mounted on the carriage, an ink cartridge for supplying ink to the recording head, and the like. The mechanism unit 82 and the like are housed, the paper 83 fed from the paper feed cassette 84 or the manual feed tray 85 is taken in, a required image is recorded by the printing mechanism unit 82, and then the paper is fed to the paper output tray 86 mounted on the rear side. Discharge paper.

【0120】印字機構部82は、図示しない左右の側板
に横架したガイド部材である主ガイドロッド91と従ガ
イドロッド92とでキャリッジ93を主走査方向(図3
9で紙面垂直方向)に摺動自在に保持し、このキャリッ
ジ93にはイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ
(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する
本発明に係るインクジェットヘッドからなるヘッド94
をインク滴吐出方向を下方に向けて装着し、キャリッジ
93の上側にはヘッド94に各色のインクを供給するた
めの各インクタンク(インクカートリッジ)95を交換
可能に装着している。
The printing mechanism 82 moves the carriage 93 in the main scanning direction (see FIG. 3) with a main guide rod 91 and a sub guide rod 92, which are guide members that are horizontally mounted on left and right side plates (not shown).
9 (in the direction perpendicular to the paper surface), and the carriage 93 ejects ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk) according to the present invention. Head 94 composed of an inkjet head
Are mounted with the ink droplet ejection direction facing downward, and on the upper side of the carriage 93, ink tanks (ink cartridges) 95 for supplying ink of each color to the head 94 are exchangeably mounted.

【0121】このインクカートリッジ95から上記イン
ク供給口19を介してインクをヘッド94内に供給す
る。ここで、インク供給口19は、上記実施形態までの
例ではインク噴射面(ノズル板4装着面)側に設けてい
るが、その反対側(裏面側、ベース基板側)或いは側面
側に設けてもよく、これに限るものではない。
Ink is supplied from the ink cartridge 95 into the head 94 through the ink supply port 19. Here, the ink supply port 19 is provided on the ink ejection surface (the nozzle plate 4 mounting surface) side in the examples up to the above embodiment, but is provided on the opposite side (rear surface side, base substrate side) or side surface side. Is not limited to this.

【0122】また、キャリッジ93は後方側(用紙搬送
方向下流側)を主ガイドロッド91に摺動自在に嵌装
し、前方側(用紙搬送方向上流側)を従ガイドロッド9
2に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ
93を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ9
7で回転駆動される駆動プーリ98と従動プーリ99と
の間にタイミングベルト100を張装し、このタイミン
グベルト100をキャリッジ93に固定している。
The carriage 93 is slidably fitted on the main guide rod 91 on the rear side (downstream side in the paper transport direction), and is mounted on the front guide rod 9 on the front side (upstream side in the paper transport direction).
2 slidably mounted. The carriage 93 is moved and scanned in the main scanning direction.
A timing belt 100 is stretched between a driving pulley 98 and a driven pulley 99 which are driven to rotate by the driving unit 7, and the timing belt 100 is fixed to a carriage 93.

【0123】また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘ
ッド94を用いているが、各色のインク滴を吐出するノ
ズル5を有する1個のヘッドでもよい。
Although the heads 94 of each color are used here as recording heads, a single head having the nozzles 5 for ejecting ink droplets of each color may be used.

【0124】一方、給紙カセット84にセットした用紙
83をヘッド94の下方側に搬送するために、給紙カセ
ット84から用紙83を分離給装する給紙ローラ101
及びフリクションパッド102と、用紙83を案内する
ガイド部材103と、給紙された用紙83を反転させて
搬送する搬送ローラ104と、この搬送ローラ104の
周面に押し付けられる搬送コロ105及び搬送ローラ1
04からの用紙83の送り出し角度を規定する先端コロ
106とを設けている。搬送ローラ104は副走査モー
タ107によってギヤ列を介して回転駆動される。
On the other hand, in order to transport the paper 83 set in the paper feed cassette 84 to the lower side of the head 94, a paper feed roller 101 which separates and feeds the paper 83 from the paper feed cassette 84.
And a friction member 102, a guide member 103 for guiding the paper 83, a transport roller 104 for inverting and transporting the fed paper 83, a transport roller 105 and a transport roller 1 pressed against the peripheral surface of the transport roller 104.
And a tip roller 106 for defining an angle at which the sheet 83 is fed from the sheet 04. The transport roller 104 is driven to rotate by a sub-scanning motor 107 via a gear train.

【0125】そして、キャリッジ93の主走査方向の移
動範囲に対応して搬送ローラ104から送り出された用
紙83を記録ヘッド94の下方側で案内する用紙ガイド
部材である印写受け部材109を設けている。この印写
受け部材109の用紙搬送方向下流側には、用紙83を
排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ11
1、拍車112を設け、さらに用紙83を排紙トレイ8
6に送り出す排紙ローラ113及び拍車114と、排紙
経路を形成するガイド部材115,116とを配設して
いる。
A printing guide member 109, which is a paper guide member for guiding the paper 83 sent from the transport roller 104 below the recording head 94 in accordance with the moving range of the carriage 93 in the main scanning direction, is provided. I have. On the downstream side of the printing receiving member 109 in the sheet conveying direction, a conveying roller 11 that is rotationally driven to send out the sheet 83 in the sheet discharging direction.
1. A spur 112 is provided, and the paper 83
The paper discharge rollers 113 and spurs 114 that feed the paper to the paper 6 and guide members 115 and 116 that form a paper discharge path are provided.

【0126】また、キャリッジ93の移動方向右端側に
はヘッド94の信頼性を維持、回復するための信頼性維
持回復機構(以下「サブシステム」という。)117を
配置している。キャリッジ93は印字待機中にはこのサ
ブシステム117側に移動されてキャッピング手段など
でヘッド94をキャッピングされる。
A reliability maintenance / recovery mechanism (hereinafter, referred to as a “subsystem”) 117 for maintaining and recovering the reliability of the head 94 is disposed on the right end side in the moving direction of the carriage 93. The carriage 93 is moved to the subsystem 117 side during standby for printing, and the head 94 is capped by capping means or the like.

【0127】なお、上記各実施形態においては、振動板
変位方向とノズル滴吐出方向が同じになるサイドシュー
タ方式で説明しているが、振動板変位方向とノズル滴吐
出方向が直交するサイドシュータ方式にすることもでき
る。また、本発明は、インクジェットヘッド以外にも、
例えば、インク以外の液滴、例えば、パターニング用の
液体レジストを吐出する液滴吐出ヘッドにも適用するこ
とでき、さらに、マイクロモータ、マイクロポンプ、そ
の他のマイクロアクチュエータなどにも適用することが
できる。
In each of the above embodiments, the side shooter system in which the diaphragm displacement direction and the nozzle droplet ejection direction are the same has been described. However, the side shooter system in which the diaphragm displacement direction and the nozzle droplet ejection direction are orthogonal to each other. You can also In addition, the present invention, in addition to the inkjet head,
For example, the present invention can be applied to a droplet discharge head that discharges droplets other than ink, for example, a liquid resist for patterning, and further can be applied to a micromotor, a micropump, and other microactuators.

【0128】[0128]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るイン
クジェットヘッドによれば、振動板にギャップとなる彫
り込み部を形成しているので、ギャップ精度が向上して
インク滴吐出特性のバラツキが低減するとともに、特に
高精度の非平行ギャップを容易に形成することができる
ようになる。
As described above, according to the ink jet head of the present invention, since the engraved portion serving as a gap is formed on the diaphragm, the gap accuracy is improved and the variation in the ink droplet ejection characteristics is reduced. In addition, a highly accurate non-parallel gap can be easily formed.

【0129】本発明に係るインクジェットヘッドによれ
ば、振動板にギャップとなる彫り込み部を形成し、且
つ、電極は少なくとも彫り込み部より広く、その範囲内
で平坦としたので、ギャップ精度が向上してインク滴吐
出特性が向上するとともに、高精度ギャップを高いプロ
セス歩留まりで形成することができるようになり、特に
高精度の非平行ギャップを容易に形成することができる
ようになる。
According to the ink jet head of the present invention, the engraved portion serving as a gap is formed on the diaphragm, and the electrode is at least wider than the engraved portion and is flat within the range. The ink droplet ejection characteristics are improved, and a high-precision gap can be formed with a high process yield. In particular, a high-precision non-parallel gap can be easily formed.

【0130】これらの各本発明に係るインクジェットヘ
ッドにおいて、振動板を形成する基板にシリコン基板を
用いて、ギャップとなる彫り込み部を熱酸化とその部分
の除去により形成することで、低コストで高精度のギャ
ップを再現性良く形成することができる。
In each of these ink jet heads according to the present invention, a silicon substrate is used as a substrate on which the diaphragm is formed, and the engraved portion serving as a gap is formed by thermal oxidation and removal of the portion, thereby providing a low cost and high cost. An accurate gap can be formed with good reproducibility.

【0131】本発明に係るインクジェットヘッドによれ
ば、振動板の表面に形成した絶縁膜にギャップとなる彫
り込み部を形成しているので、ギャップ精度が向上して
インク滴吐出特性のバラツキが低減するとともに、特に
高精度の非平行ギャップを容易に形成することができる
ようになる。
According to the ink jet head of the present invention, since the engraved portion serving as a gap is formed in the insulating film formed on the surface of the vibration plate, the gap accuracy is improved, and the variation in ink droplet ejection characteristics is reduced. At the same time, a non-parallel gap with particularly high precision can be easily formed.

【0132】本発明に係るインクジェットヘッドによれ
ば、振動板の表面に形成した絶縁膜にギャップとなる彫
り込み部を形成し、且つ、電極は少なくとも彫り込み部
より広く、その範囲内で平坦としたので、ギャップ精度
が向上してインク滴吐出特性のバラツキが低減するとと
もに、高精度のギャップを高いプロセス歩留まりで形成
することができようになり、特に高精度の非平行ギャッ
プを容易に形成することができるようになる。
According to the ink jet head of the present invention, the engraved portion serving as a gap is formed in the insulating film formed on the surface of the diaphragm, and the electrode is at least wider than the engraved portion and is flat within the range. In addition, the gap accuracy is improved, the variation in the ink droplet ejection characteristics is reduced, and a high-precision gap can be formed with a high process yield. In particular, a high-precision non-parallel gap can be easily formed. become able to.

【0133】これらの各本発明に係るインクジェットヘ
ッドにおいて、振動板を形成する基板にシリコン基板を
用いて、このシリコン基板には彫り込み部或いはギャッ
プを形成する範囲にのみ高濃度ボロン拡散層からなる振
動板を形成しているので、ギャップの形成と振動板用の
高濃度ボロン拡散層の形成を1つのマスクで形成するこ
とができるようになり、高精度のギャップを簡単なプロ
セスで低コストに形成することができる。
In each of these ink jet heads according to the present invention, a silicon substrate is used as the substrate for forming the vibration plate, and the silicon substrate is formed of a vibrating layer composed of a high-concentration boron diffusion layer only in an area where a carved portion or a gap is formed. Since the plate is formed, the formation of the gap and the formation of the high-concentration boron diffusion layer for the diaphragm can be performed with one mask, and the high-precision gap can be formed at a low cost by a simple process. can do.

【0134】また、振動板にギャップとなる彫り込み部
を形成する本発明に係るインクジェットヘッドにおい
て、振動板を形成する基板にシリコン基板を用いて、こ
のシリコン基板にはギャップとなる部分にのみ振動板を
形成する高濃度ボロン拡散層を形成し、ギャップとなる
彫り込み部は増速酸化膜とその酸化膜の除去によって形
成することで、高精度のギャップを簡単に低コストで形
成できる。
Further, in the ink jet head according to the present invention in which the engraved portion serving as a gap is formed on the diaphragm, a silicon substrate is used as the substrate on which the diaphragm is formed, and the diaphragm is formed only on the portion serving as the gap on the silicon substrate. By forming a high-concentration boron diffusion layer for forming a gap, and forming the engraved portion serving as a gap by removing the accelerated oxide film and the oxide film, a highly accurate gap can be easily formed at low cost.

【0135】さらに、振動板を高濃度ボロン層で形成す
る本発明に係るインクジェットヘッドにおいて、吐出室
は、高濃度ボロン拡散層を形成した領域内にあること
で、ボ製造歩留まりが向上するとともに、振動板の強度
を確保できる。
Further, in the ink jet head according to the present invention, in which the diaphragm is formed of a high-concentration boron layer, the discharge chamber is located in the region where the high-concentration boron diffusion layer is formed, so that the production yield of boron is improved. The strength of the diaphragm can be secured.

【0136】また、彫り込み部で形成されるギャップは
断面形状でギャップ長ゼロとなる傾斜面を有すること
で、ヘッドの低電圧駆動化、噴射特性の向上を図れる。
さらに、ギャップの開口部は封止されていることで、チ
ップ化時に水等がギャップ内に侵入することを容易に防
止することができるようになり、製造プロセスの簡略化
を図れる。この場合、ギャップ内圧を製造途中で大気圧
に開放する手段を備えることで、簡単にギャップ内圧を
大気圧開放するこができてインク滴吐出特性のバラツキ
を抑えることができる。
Further, since the gap formed by the engraved portion has an inclined surface having a gap length of zero in cross-sectional shape, it is possible to drive the head at a low voltage and improve the ejection characteristics.
Further, since the opening of the gap is sealed, it is possible to easily prevent water or the like from entering the gap at the time of chipping, thereby simplifying the manufacturing process. In this case, by providing a means for releasing the internal pressure of the gap to the atmospheric pressure during the production, the internal pressure of the gap can be easily released to the atmospheric pressure, and the variation in the ink droplet ejection characteristics can be suppressed.

【0137】本発明に係るインクジェット記録装置によ
れば、インク滴を吐出させるインクジェットヘッドが上
記液滴吐出ヘッドのいずれかである構成としたので、イ
ンク滴吐出特性やインク滴着弾位置精度が向上し、画像
品質が向上する。
According to the ink jet recording apparatus of the present invention, the ink jet head for jetting ink droplets is one of the above-described liquid drop ejecting heads, so that the ink jetting characteristics and the ink drop landing position accuracy are improved. And the image quality is improved.

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

【図1】本発明の第1実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの振動板短手方向の模式的断面説明図
FIG. 1 is a schematic cross-sectional explanatory view in a lateral direction of a diaphragm of an inkjet head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図FIG. 2 is a schematic cross-sectional explanatory view of the head in a longitudinal direction of a diaphragm.

【図3】本発明の第2実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの振動板短手方向の模式的断面説明図
FIG. 3 is a schematic cross-sectional explanatory view in a lateral direction of a diaphragm of an inkjet head according to a second embodiment of the invention.

【図4】同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図FIG. 4 is a schematic cross-sectional explanatory view of the head in the longitudinal direction of the diaphragm.

【図5】同ヘッドの流路基板となるシリコン基板の製造
工程を説明する説明図
FIG. 5 is an explanatory view illustrating a manufacturing process of a silicon substrate serving as a flow path substrate of the head.

【図6】同ヘッドの電極基板の製造工程を説明する説明
FIG. 6 is an explanatory view illustrating a manufacturing process of the electrode substrate of the head.

【図7】同ヘッドの製造工程を説明する説明図FIG. 7 is an explanatory view illustrating a manufacturing process of the head.

【図8】同ヘッドと比較するヘッドの一例を説明する説
明図
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an example of a head to be compared with the head.

【図9】同ヘッドと比較するヘッドの他の例を説明する
説明図
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating another example of a head to be compared with the same head.

【図10】本発明の第3実施形態に係るインクジェット
ヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図
FIG. 10 is a schematic cross-sectional explanatory view in a lateral direction of a diaphragm of an inkjet head according to a third embodiment of the invention.

【図11】同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明
FIG. 11 is an explanatory schematic cross-sectional view of the head in the longitudinal direction of the diaphragm.

【図12】本発明の第4実施形態に係るインクジェット
ヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図
FIG. 12 is an explanatory schematic cross-sectional view of an ink jet head according to a fourth embodiment of the present invention in a lateral direction of a diaphragm.

【図13】同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明
FIG. 13 is a schematic cross-sectional explanatory view of the head in the longitudinal direction of the diaphragm.

【図14】本発明の第5実施形態に係るインクジェット
ヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図
FIG. 14 is a schematic cross-sectional explanatory view in a lateral direction of a diaphragm of an inkjet head according to a fifth embodiment of the present invention.

【図15】同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明
FIG. 15 is an explanatory schematic sectional view of the head in the longitudinal direction of the diaphragm.

【図16】本発明の第6実施形態に係るインクジェット
ヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図
FIG. 16 is an explanatory schematic cross-sectional view of an ink jet head according to a sixth embodiment of the present invention, taken along a lateral direction of a diaphragm.

【図17】同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明
FIG. 17 is a schematic cross-sectional explanatory view of the head in the longitudinal direction of the diaphragm.

【図18】同ヘッドの流路基板となるシリコン基板の製
造工程を説明する説明図
FIG. 18 is an explanatory view illustrating a manufacturing process of a silicon substrate serving as a flow path substrate of the head.

【図19】同ヘッドの製造工程を説明する説明図FIG. 19 is an explanatory diagram illustrating a manufacturing process of the head.

【図20】本発明の第7実施形態に係るインクジェット
ヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図
FIG. 20 is an explanatory schematic cross-sectional view of an ink jet head according to a seventh embodiment of the present invention, taken along a lateral direction of a diaphragm.

【図21】同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明
FIG. 21 is a schematic cross-sectional explanatory view of the head in the longitudinal direction of the diaphragm.

【図22】同ヘッドの流路基板となるシリコン基板の製
造工程の一例を説明する説明図
FIG. 22 is an explanatory view illustrating an example of a manufacturing process of a silicon substrate serving as a flow path substrate of the head.

【図23】同ヘッドの製造工程を説明する説明図FIG. 23 is an explanatory view illustrating a manufacturing process of the head.

【図24】同ヘッドの流路基板となるシリコン基板の他
の製造工程を説明する説明図
FIG. 24 is an explanatory view illustrating another manufacturing process of the silicon substrate serving as the flow path substrate of the head.

【図25】本発明の第8実施形態に係るインクジェット
ヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図
FIG. 25 is a schematic cross-sectional explanatory view in the lateral direction of the diaphragm of the inkjet head according to the eighth embodiment of the invention.

【図26】同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明
FIG. 26 is an explanatory schematic sectional view of the head in the longitudinal direction of the diaphragm.

【図27】同ヘッドの流路基板となるシリコン基板の製
造工程を説明する説明図
FIG. 27 is an explanatory view illustrating a manufacturing process of a silicon substrate serving as a flow path substrate of the head.

【図28】同ヘッドの製造工程を説明する説明図FIG. 28 is an explanatory diagram illustrating a manufacturing process of the head.

【図29】本発明に係るインクジェットヘッドにおける
吐出室と高濃度ボロン層の関係の説明に供する比較のた
めのヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図
FIG. 29 is a schematic cross-sectional view in the transverse direction of the diaphragm of the head for comparison for explaining the relationship between the ejection chamber and the high-concentration boron layer in the ink-jet head according to the present invention.

【図30】本発明にかかるインクジェットヘッドにおけ
るギャップ開口の封止による効果の説明に供するヘッド
の振動板長手方向の模式的断面説明図
FIG. 30 is a schematic cross-sectional view in the longitudinal direction of the diaphragm of the head for explaining the effect of sealing the gap opening in the ink jet head according to the present invention.

【図31】同じくギャップ開口の封止による効果の説明
に供する比較のためのヘッドの一例の振動板長手方向の
模式的断面説明図
FIG. 31 is a schematic cross-sectional view in the longitudinal direction of the diaphragm of an example of a head for comparison, which is also used for describing the effect of sealing the gap opening.

【図32】同じくギャップ開口の封止による効果の説明
に供する比較のためのヘッドの他の例の振動板長手方向
の模式的断面説明図
FIG. 32 is a schematic cross-sectional view in the longitudinal direction of the diaphragm of another example of a head for comparison, which is also used for describing the effect of sealing the gap opening.

【図33】本発明の第9実施形態に係るインクジェット
ヘッドのノズル板を省略した上面説明図
FIG. 33 is an explanatory top view of the inkjet head according to the ninth embodiment of the present invention, from which the nozzle plate is omitted.

【図34】図33のA−A線に沿う振動板長手方向の模
式的断面説明図
FIG. 34 is a schematic cross-sectional explanatory view in the longitudinal direction of the diaphragm along the line AA in FIG. 33;

【図35】本発明に係るインクジェット記録装置の機構
部の概略斜視説明図
FIG. 35 is a schematic perspective explanatory view of a mechanism section of the ink jet recording apparatus according to the present invention.

【図36】同記録装置の側断面説明図FIG. 36 is an explanatory side sectional view of the recording apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…流路基板、3…電極基板、4…ノズル板、5…ノズ
ル、6…吐出室、10…振動板、12…彫り込み部、1
5…電極、16…ギャップ、17…保護絶縁膜、18…
分離溝、30…高濃度ボロン拡散層、73…大気開放
口。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flow path board, 3 ... Electrode board, 4 ... Nozzle plate, 5 ... Nozzle, 6 ... Discharge chamber, 10 ... Vibration plate, 12 ... Carved part, 1
5 ... electrode, 16 ... gap, 17 ... protective insulating film, 18 ...
Separation groove, 30: high-concentration boron diffusion layer, 73: open port to atmosphere.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インク滴を吐出するノズルと、このノズ
ルが連通する吐出室と、この吐出室の壁面を形成する振
動板と、この振動板にギャップを介して対向する電極と
を有し、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズ
ルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドにお
いて、前記振動板に前記ギャップとなる彫り込み部を形
成していることを特徴とするインクジェットヘッド。
A nozzle for discharging ink droplets, a discharge chamber communicating with the nozzle, a diaphragm forming a wall surface of the discharge chamber, and an electrode facing the diaphragm with a gap therebetween; An ink jet head for discharging an ink droplet from the nozzle by deforming and displacing the vibration plate by electrostatic force, wherein the engraved portion serving as the gap is formed in the vibration plate.
【請求項2】 インク滴を吐出するノズルと、このノズ
ルが連通する吐出室と、この吐出室の壁面を形成する振
動板と、この振動板にギャップを介して対向する電極と
を有し、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズ
ルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドにお
いて、前記振動板に前記ギャップとなる彫り込み部を形
成し、且つ、前記電極は少なくとも前記彫り込み部より
広く、その範囲内で平坦であることを特徴とするインク
ジェットヘッド。
A nozzle for discharging ink droplets, a discharge chamber communicating with the nozzle, a diaphragm forming a wall surface of the discharge chamber, and an electrode facing the diaphragm with a gap therebetween; In the ink jet head which discharges ink droplets from the nozzles by deforming and displacing the vibration plate by electrostatic force, a sculpture portion serving as the gap is formed in the vibration plate, and the electrode is wider than at least the sculpture portion. An inkjet head characterized by being flat within a range.
【請求項3】 インク滴を吐出するノズルと、このノズ
ルが連通する吐出室と、この吐出室の壁面を形成する振
動板と、この振動板にギャップを介して対向する電極と
を有し、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズ
ルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドにお
いて、前記振動板の表面に形成した絶縁膜に前記ギャッ
プとなる彫り込み部を形成していることを特徴とするイ
ンクジェットヘッド。
3. A nozzle for discharging ink droplets, a discharge chamber communicating with the nozzle, a diaphragm forming a wall surface of the discharge chamber, and an electrode facing the diaphragm with a gap therebetween, In the ink jet head for discharging the ink droplets from the nozzle by deforming and displacing the vibration plate by electrostatic force, the engraved portion serving as the gap is formed in an insulating film formed on the surface of the vibration plate. Ink jet head.
【請求項4】 インク滴を吐出するノズルと、このノズ
ルが連通する吐出室と、この吐出室の壁面を形成する振
動板と、この振動板にギャップを介して対向する電極と
を有し、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズ
ルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドにお
いて、前記振動板の表面に形成した絶縁膜に前記ギャッ
プとなる彫り込み部を形成し、且つ、前記電極は少なく
とも前記彫り込み部より広く、その範囲内で平坦である
ことを特徴とするインクジェットヘッド。
4. A nozzle for discharging ink droplets, a discharge chamber communicating with the nozzle, a vibration plate forming a wall surface of the discharge chamber, and an electrode facing the vibration plate via a gap, In the ink jet head which discharges ink droplets from the nozzles by deforming and displacing the vibration plate by electrostatic force, an engraved portion serving as the gap is formed in an insulating film formed on a surface of the vibration plate, and the electrode is at least formed. An ink jet head which is wider than the engraved portion and is flat within the range.
【請求項5】 請求項1又は2に記載のインクジェット
ヘッドにおいて、前記振動板を形成する基板はシリコン
基板であり、前記ギャップとなる彫りこみ部は熱酸化と
その部分の除去により形成されていることを特徴とする
インクジェットヘッド。
5. The ink jet head according to claim 1, wherein the substrate forming the diaphragm is a silicon substrate, and the engraved portion serving as the gap is formed by thermal oxidation and removal of the portion. An ink jet head characterized by the following.
【請求項6】 請求項1乃至4のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドにおいて、前記振動板を形成する基板
がシリコン基板であり、このシリコン基板には前記彫り
込み部或いは前記ギャップを形成する範囲にのみ高濃度
ボロン拡散層からなる振動板が形成されていることを特
徴とするインクジェットヘッド。
6. The ink jet head according to claim 1, wherein the substrate on which the vibration plate is formed is a silicon substrate, and the silicon substrate is provided only in an area where the engraved portion or the gap is formed. An ink jet head comprising a diaphragm made of a high-concentration boron diffusion layer.
【請求項7】 請求項1又は2に記載のインクジェット
ヘッドにおいて、前記振動板を形成する基板はシリコン
基板であり、このシリコン基板には前記ギャップとなる
部分にのみ前記振動板を形成する高濃度ボロン拡散層を
形成し、前記ギャップとなる彫り込み部は前記ボロン拡
散層の増速酸化とその酸化膜の除去によって形成されて
いることを特徴とするインクジェットヘッド。
7. The ink jet head according to claim 1, wherein the substrate on which the vibration plate is formed is a silicon substrate, and the silicon substrate has a high-density structure in which the vibration plate is formed only in the gap portion. An ink-jet head, wherein a boron diffusion layer is formed, and the engraved portion serving as the gap is formed by accelerated oxidation of the boron diffusion layer and removal of the oxide film.
【請求項8】 請求項6又は7に記載のインクジェット
ヘッドにおいて、前記吐出室は、前記高濃度ボロン拡散
層を形成した領域内にあることを特徴とするインクジェ
ットヘッド。
8. The ink jet head according to claim 6, wherein the discharge chamber is located in a region where the high-concentration boron diffusion layer is formed.
【請求項9】 請求項1乃至4、6、8のいずれかに記
載のインクジェットヘッドにおいて、前記彫り込み部で
形成されるギャップは断面形状でギャップ長ゼロとなる
傾斜面を有することを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
9. The ink jet head according to claim 1, wherein the gap formed by the engraved portion has an inclined surface having a cross-sectional shape with a gap length of zero. Ink jet head.
【請求項10】 請求項1乃至9のいずれかに記載のイ
ンクジェットヘッドにおいて、前記ギャップの開口部は
封止されていることを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
10. The ink jet head according to claim 1, wherein an opening of the gap is sealed.
【請求項11】 請求項10に記載のインクジェットヘ
ッドにおいて、前記ギャップ内圧を製造途中で大気圧に
開放する手段を備えていることを特徴とするインクジェ
ットヘッド。
11. The ink jet head according to claim 10, further comprising means for releasing the pressure in the gap to atmospheric pressure during the production.
【請求項12】 インク滴を吐出させるインクジェット
ヘッドを搭載したインクジェット記録装置において、前
記インクジェットヘッドが前記請求項1乃至11のいず
れかに記載のインクジェットヘッドからなることを特徴
とするインクジェット記録装置。
12. An ink jet recording apparatus equipped with an ink jet head for discharging ink droplets, wherein the ink jet head comprises the ink jet head according to any one of claims 1 to 11.
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