JP2002248761A - Ink-jet head - Google Patents

Ink-jet head

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JP2002248761A
JP2002248761A JP2001049647A JP2001049647A JP2002248761A JP 2002248761 A JP2002248761 A JP 2002248761A JP 2001049647 A JP2001049647 A JP 2001049647A JP 2001049647 A JP2001049647 A JP 2001049647A JP 2002248761 A JP2002248761 A JP 2002248761A
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JP
Japan
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diaphragm
electrode
jet head
ink
hydrophobic
Prior art date
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Application number
JP2001049647A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Onishi
晃二 大西
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem of complication of steps for preventing suction of a vibrating plate and the electrode side. SOLUTION: The surface of an insulating protection film 25 for protecting an electrode 23 is modified so as to have the hydrophobic property.

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に
関し、特に静電型インクジェットヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head, and more particularly to an electrostatic ink jet head.

【0002】[0002]

【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の
画像記録装置或いは画像形成装置として用いるインクジ
ェット記録装置において使用するインクジェットヘッド
として、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(インク流路、インク室、圧力室、液室、
加圧室、加圧液室等とも称される。)と、この吐出室の
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、振動板を静電力で変形させて、吐出室内の圧力
/体積を変化させることにより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が知られている。
2. Description of the Related Art As an ink jet head used in an image recording apparatus such as a printer, a facsimile, and a copying apparatus or an ink jet recording apparatus used as an image forming apparatus, a nozzle for discharging ink droplets and a discharge chamber (ink flow) communicating with the nozzle are used. Channel, ink chamber, pressure chamber, liquid chamber,
Also referred to as a pressurized chamber, a pressurized liquid chamber, and the like. ), A diaphragm forming the wall surface of the discharge chamber, and an electrode facing the diaphragm, and the diaphragm is deformed by electrostatic force to change the pressure / volume in the discharge chamber, thereby causing the ink to flow from the nozzles. 2. Description of the Related Art An inkjet head that discharges droplets is known.

【0003】このようなインクジェットヘッドでは、可
動部分となる振動板とこれに対向する電極で静電型アク
チュエータを構成している。振動板を可動部分とする静
電型アクチュエータは、上述したインクジェットヘッド
以外にも、マイクロポンプ、マイクロスイッチ(マイク
ロリレー)、マルチ光学レンズのアクチュエータ(マイ
クロミラー)、マイクロ流量計、圧力センサなどにも用
いられているが、以下ではインクジェットヘッドを主に
して説明する。
In such an ink jet head, an electrostatic actuator is constituted by a diaphragm serving as a movable portion and electrodes facing the diaphragm. Electrostatic actuators with a diaphragm as a movable part include micro-pumps, micro-switches (micro-relays), multi-optical lens actuators (micro-mirrors), micro flow meters, pressure sensors, etc. Although it is used, the following mainly describes the inkjet head.

【0004】ところで、静電型インクジェットヘッドに
おいて、対向電極間(振動板と電極間)に繰り返し電圧
を印加してヘッドを駆動している間に、対向電極の表
面、即ち対向している振動板の電極側表面(以下単に
「振動板表面」という。)や電極の振動板側表面(以下
単に「電極側表面」という。)に水分が付着すると、こ
れらの極性分子の帯電によって、静電吸引特性あるいは
静電反発特性が低下するおそれがある。
Meanwhile, in an electrostatic ink jet head, while the head is driven by repeatedly applying a voltage between the opposed electrodes (between the diaphragm and the electrodes), the surface of the opposed electrode, that is, the opposed diaphragm is driven. When moisture adheres to the electrode side surface (hereinafter simply referred to as “diaphragm surface”) or the electrode side surface (hereinafter simply referred to as “electrode side surface”), electrostatic attraction is caused by the charging of these polar molecules. The characteristics or the electrostatic repulsion characteristics may be reduced.

【0005】また、振動板表面や電極側表面に吸着した
極性分子が相互に水素結合して振動板が電極側に貼り付
いたままの状態となり、動作不能となるおそれがある。
さらに、水分が付着していなくても、ファン・デル・ワ
ールス力、静電引力により上記と同様に振動板が電極側
に貼り付いたままの状態となるおそれがある。
Further, there is a possibility that the polar molecules adsorbed on the surface of the diaphragm and the surface of the electrode side are hydrogen-bonded to each other, and the diaphragm remains stuck to the electrode side, and thus the operation becomes inoperable.
Furthermore, even if moisture does not adhere, the diaphragm may remain stuck to the electrode side as described above due to van der Waals force and electrostatic attraction.

【0006】そこで、従来の静電型インクジェットヘッ
ドにおいては、例えば、特開平7−13007号公報に
記載されているようにパーフルオロデカン酸(PFD
A)の配向分子層を振動板表面や電極側表面に形成する
ことにより、これらの表面を疎水化するようにしてい
る。
Therefore, in a conventional electrostatic ink jet head, for example, as described in JP-A-7-13007, perfluorodecanoic acid (PFD) is used.
By forming the alignment molecular layer of A) on the surface of the diaphragm and the surface on the electrode side, these surfaces are made hydrophobic.

【0007】また、特開平11−179919号公報に
記載されているように、ヘキサメチルジシラザン等(H
MDA)を用いて疎水化処理をすることが知られてい
る。これは、疎水膜を形成するための化合物を対向電極
の間の空間に気密封止して、耐久性を向上させるもので
ある。
Further, as described in JP-A-11-179919, hexamethyldisilazane or the like (H
It is known to perform a hydrophobic treatment using MDA). This is to improve the durability by hermetically sealing a compound for forming a hydrophobic film in a space between the opposed electrodes.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】確かに上記のように疎
水膜を形成するための化合物を対向電極の間の空間に気
密封止する方法によれば、液架橋力あるいは水素結合力
によるインク室底面の基板側への付着は防ぐことができ
る。しかしながら、上記封止作業は対向する振動板と電
極の表面間に疎水膜を形成するための化合物を注入した
後に、対向表面間の隙間に存在する疎水膜を形成するた
めの化合物の濃度が所定値以上に保たれた状態のまま、
迅速に、当該隙間を気密封止しなければならない。この
方法として複数の振動室に連連する連通孔を形成するこ
とが必要となり、アクチュエータの面積が増大し、コス
トアップになるという課題がある。
According to the method for hermetically sealing the compound for forming the hydrophobic film in the space between the counter electrodes as described above, the ink chamber due to the liquid bridging force or the hydrogen bonding force is certainly used. Adhesion of the bottom surface to the substrate side can be prevented. However, in the above sealing operation, after injecting a compound for forming a hydrophobic film between the surfaces of the opposed diaphragm and the electrode, the concentration of the compound for forming the hydrophobic film existing in the gap between the opposing surfaces is predetermined. While maintaining the value
The gap must be hermetically sealed quickly. As this method, it is necessary to form a communication hole communicating with a plurality of vibration chambers, and there is a problem that the area of the actuator increases and the cost increases.

【0009】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、簡単な構成で振動板と電極との電極側表面への
水分の付着を防止して動作安定性、信頼性を維持するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to prevent the adhesion of water to the electrode-side surface of a diaphragm and an electrode with a simple structure and maintain operation stability and reliability. With the goal.

【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、電極上に形
成した絶縁保護膜の表面が疎水性に改質されている構成
としたものである。
In order to solve the above problems, an ink jet head according to the present invention has a structure in which the surface of an insulating protective film formed on an electrode is modified to be hydrophobic. .

【0011】ここで、絶縁保護膜表面はSi、N、P、
B、Asのいずれかのイオンが注入されて疎水性に改質
されていることが好ましい。あるいは、絶縁保護膜表面
は窒素ガスのプラズマ処理で疎水性に改質されているこ
とが好ましい。
Here, the surface of the insulating protective film is made of Si, N, P,
It is preferable that any one of B and As ions is implanted to be modified to be hydrophobic. Alternatively, the surface of the insulating protective film is preferably modified to be hydrophobic by plasma treatment with nitrogen gas.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図1は本発明の第1実施形態
に係るインクジェットヘッドの振動板長手方向に沿う断
面説明図、図2は同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面
説明図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of an ink jet head according to a first embodiment of the present invention along a longitudinal direction of a diaphragm, and FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view of the same head along a lateral direction of the diaphragm.

【0013】このインクジェットヘッドは、シリコン基
板を用いた流路基板1と、この流路基板1の下側に設け
たシリコン基板を用いた導電性の電極基板2と、流路基
板1の上側に設けたノズルユニット3とを備え、ノズル
ユニット3は流路形成板4、共通インク室形成板5及び
ノズル板6からなり、複数のインク滴を吐出するノズル
孔7、各ノズル孔7が連通するインク流路である液室
8、各液室8にインク供給路を兼ねた流体抵抗部9を介
して連通する共通インク室10及びノズル孔7と液室8
とを連通するノズル連通路11などを形成している。
This ink jet head has a flow path substrate 1 using a silicon substrate, a conductive electrode substrate 2 using a silicon substrate provided below the flow path substrate 1, and an upper side of the flow path substrate 1. The nozzle unit 3 includes a flow path forming plate 4, a common ink chamber forming plate 5, and a nozzle plate 6, and the nozzle holes 7 for discharging a plurality of ink droplets, and the nozzle holes 7 communicate with each other. A liquid chamber 8 serving as an ink flow path, a common ink chamber 10 and a nozzle hole 7 communicating with each of the liquid chambers 8 through a fluid resistance portion 9 also serving as an ink supply path, and the liquid chamber 8
Is formed.

【0014】流路基板1は、例えばベース基板に酸化膜
を介して活性層を接合したSOI(Silicon On Insulat
or)基板を用いて、このSOI基板のベース基板をエッ
チングして液室8を形成するとともに酸化膜で液室8側
を被覆された活性層からなる振動板15を形成すること
ができる。また、シリコン基板に予め振動板厚さにボロ
ンを注入してエッチングストップ層となる高濃度ボロン
層を形成し、第2基板2側と接合した後、液室8となる
凹部などをKOH水溶液などのエッチング液を用いて異
方性エッチングし、このとき高濃度ボロン層がエッチン
グストップ層となって振動板15を形成したものでもよ
い。
The flow path substrate 1 is, for example, an SOI (Silicon On Insulat) in which an active layer is bonded to a base substrate via an oxide film.
or) By using the substrate, the base substrate of the SOI substrate is etched to form the liquid chamber 8, and the diaphragm 15 made of an active layer whose oxide chamber is covered with an oxide film can be formed. Further, a high-concentration boron layer serving as an etching stop layer is formed in advance by injecting boron to the thickness of the vibration plate into the silicon substrate, and after joining with the second substrate 2 side, the concave portion serving as the liquid chamber 8 is filled with KOH aqueous solution or the like. Anisotropic etching may be performed using the above etching solution, and the diaphragm 15 may be formed by using the high-concentration boron layer as an etching stop layer.

【0015】一方、電極基板2には、単結晶シリコン基
板を用いて熱酸化法などで形成した酸化膜21を形成
し、この酸化膜21に電極形成用溝(凹部)22を形成
し、この凹部22底面に振動板15に所定のギャップ1
7を置いて対向する対向電極23を形成し、これらの振
動板15と対向電極23とによって振動板15を静電気
力で変形させる静電型アクチュエータを構成している。
なお、凹部22底面を振動板15に対して振動板短手方
向で非平行に形成することで、ギャップ17を非平行ギ
ャップ形状としている。
On the other hand, an oxide film 21 formed by a thermal oxidation method or the like using a single crystal silicon substrate is formed on the electrode substrate 2, and an electrode forming groove (recess) 22 is formed in the oxide film 21. A predetermined gap 1 is formed on the diaphragm 15
7, an opposing electrode 23 is formed, and the diaphragm 15 and the opposing electrode 23 constitute an electrostatic actuator in which the diaphragm 15 is deformed by electrostatic force.
The gap 17 is formed in a non-parallel gap shape by forming the bottom surface of the concave portion 22 non-parallel to the diaphragm 15 in the short direction of the diaphragm.

【0016】そして、この電極23の表面を覆う絶縁保
護膜25を形成し、この絶縁保護膜25の表面25aは
疎水性に改質している。例えばシリコン酸化膜からなる
絶縁保護膜25の表面にSi、N、P、B、Asのいず
れかのイオンを注入することで、或いは窒素ガスのプラ
ズマ処理を施すことで疎水性に改質されている。
Then, an insulating protective film 25 covering the surface of the electrode 23 is formed, and the surface 25a of the insulating protective film 25 is modified to be hydrophobic. For example, the surface of the insulating protective film 25 made of a silicon oxide film is modified to be hydrophobic by injecting any ion of Si, N, P, B, or As, or by performing a plasma treatment with nitrogen gas. I have.

【0017】ノズルユニット3の流路形成板4にはイン
ク供給路(流体抵抗部)9を形成する通孔及びノズル連
通路11を形成する通孔を、共通インク室形成板5には
共通インク室10を形成する貫通孔及びノズル連通路1
1を形成する通孔を、ノズル板6にはノズル孔7を形成
している。そして、このノズルユニット3の流路形成板
4を接着剤26にて第1基板1上に接合している。
The passage forming plate 4 of the nozzle unit 3 has a through hole for forming an ink supply path (fluid resistance portion) 9 and a through hole for forming a nozzle communication passage 11, and the common ink chamber forming plate 5 has a common ink. Through hole and nozzle communication passage 1 forming chamber 10
No. 1 is formed, and a nozzle plate 7 is formed with a nozzle hole 7. Then, the flow path forming plate 4 of the nozzle unit 3 is bonded onto the first substrate 1 with an adhesive 26.

【0018】なお、ノズル板6の表面には撥水性処理を
施している。また、ノズルユニット3には共通インク室
10に外部からインクを供給するための図示しないイン
ク供給口部を設けている。さらに、液室8及び振動板1
5を形成した流路基板上にノズル孔を形成したノズル板
6を接合した構造などにすることもできる。
The surface of the nozzle plate 6 is subjected to a water-repellent treatment. The nozzle unit 3 is provided with an ink supply port (not shown) for supplying ink to the common ink chamber 10 from outside. Further, the liquid chamber 8 and the diaphragm 1
A structure in which a nozzle plate 6 in which nozzle holes are formed on a flow path substrate in which nozzles 5 are formed may be employed.

【0019】このインクジェットヘッドにおいては、振
動板15と対向電極23との間に駆動電圧を印加する
と、振動板15と対向電極23との間に発生する静電力
により振動板15が電極側に変位変形し、それに伴ない
共通インク室10から流体抵抗部9を通ってインクが液
室8に供給される。その後、電圧を0に戻したときに変
位している振動板15がその弾性力によって元の位置に
戻ろうとする力によりノズル孔7からインク滴が吐出さ
れる。
In this ink jet head, when a driving voltage is applied between the diaphragm 15 and the counter electrode 23, the diaphragm 15 is displaced toward the electrode by electrostatic force generated between the diaphragm 15 and the counter electrode 23. As a result, the ink is supplied from the common ink chamber 10 to the liquid chamber 8 through the fluid resistance portion 9. After that, when the voltage is returned to 0, the diaphragm 15 displaced when the voltage is returned to 0 returns to the original position by the elastic force, and the ink droplet is ejected from the nozzle hole 7.

【0020】ここで、このインクジェットヘッドにおい
ては、電極上の絶縁保護膜25の表面25aが疎水性に
改質されているので、吸着水分が抑制、低減され、振動
板15と電極23側表面との間の表面間力を低減するこ
とができ、長期的に駆動特性が安定する。
In this ink jet head, since the surface 25a of the insulating protective film 25 on the electrode is modified to be hydrophobic, the amount of adsorbed moisture is suppressed and reduced. Between the surfaces can be reduced, and the driving characteristics are stabilized over a long period of time.

【0021】次に、このインクジェットヘッドの製造工
程の第1例について図3乃至図5を参照して説明する。
先ず、図3(a)に示すように、シリコン基板である電
極基板2に熱酸化膜21を約2μm厚さに形成する。そ
して、同図(b)に示すように、グラデーションマスク
による非平行レジストパターンを形成した後、ドライエ
ッチング及びウェットエッチングにより酸化膜21に
0.4から0.5μmの段差を有する電極形成用溝22
形成する。
Next, a first example of the manufacturing process of the ink jet head will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 3A, a thermal oxide film 21 is formed to a thickness of about 2 μm on an electrode substrate 2 which is a silicon substrate. Then, as shown in FIG. 2B, after forming a non-parallel resist pattern using a gradation mask, the electrode forming groove 22 having a step of 0.4 to 0.5 μm in the oxide film 21 by dry etching and wet etching.
Form.

【0022】次いで、電極材料として反応性スパッタリ
ングによってTiN膜を全面に成膜し、これをパターニ
ングして、同図(c)に示すように個別電極23を形成
する。次に、同図(d)に示すように、プラズマCVD
により絶縁保護膜となる酸化膜31を全面に形成する。
Next, a TiN film is formed on the entire surface by reactive sputtering as an electrode material, and is patterned to form an individual electrode 23 as shown in FIG. Next, as shown in FIG.
Thereby, an oxide film 31 serving as an insulating protective film is formed on the entire surface.

【0023】その後、図4(a)に示すように、酸化膜
31の全面にSi注入を行う。Si注入は、ソースにS
iFを用い、10Kev,1E17〜1E18/cm
度注入し、Si含有率の高い酸化膜層を形成する。注入
ソースとして、Si以外にN、P、B、Asなどを使用
することによっても、表面の疎水化に効果のあることが
確認された。
Thereafter, as shown in FIG. 4A, Si implantation is performed on the entire surface of the oxide film 31. Si implantation is performed with S
Using iF 4 , implantation is performed at about 10 Kev and 1E17 to 1E18 / cm 3 to form an oxide film layer having a high Si content. It has been confirmed that the use of N, P, B, As, etc., other than Si as the implantation source is also effective in making the surface hydrophobic.

【0024】次いで、同図(b)に示すように、絶縁保
護膜として残す領域を覆うレジストパターン32を形成
して、酸化膜31をエッチングで除去することにより、
同図(c)に示すように表面が疎水性に改質された酸化
膜31からなる絶縁保護膜25を形成し、その後、同図
(d)に示すようにレジストパターン32を除去する。
Next, as shown in FIG. 1B, a resist pattern 32 is formed to cover a region to be left as an insulating protective film, and the oxide film 31 is removed by etching.
As shown in FIG. 4C, an insulating protective film 25 made of an oxide film 31 whose surface has been modified to be hydrophobic is formed, and then, as shown in FIG. 4D, the resist pattern 32 is removed.

【0025】その後、図5(a)に示すように、電極基
板2上に流路基板1を直接接合などで接合して流路形状
のパターンを形成して異方性エッチングを行うことによ
り、振動板15及び液室8などを形成する。そして、同
図(b)に示すように、流路基板1上にノズルユニット
3を接着剤26で接合する。.
Thereafter, as shown in FIG. 5 (a), the flow path substrate 1 is bonded directly to the electrode substrate 2 to form a flow path-shaped pattern and anisotropic etching is performed. The diaphragm 15 and the liquid chamber 8 are formed. Then, as shown in FIG. 2B, the nozzle unit 3 is bonded onto the flow path substrate 1 with an adhesive 26. .

【0026】次に、このインクジェットヘッドの製造工
程の第2例について図6乃至図8を参照して説明する。
先ず、図6(a)に示すように、シリコン基板である電
極基板2に熱酸化膜21を約2μm厚さに形成する。そ
して、同図(b)に示すように、グラデーションマスク
による非平行レジストパターンを形成した後、ドライエ
ッチング及びウェットエッチングにより酸化膜21に
0.4から0.5μmの段差を有する電極形成用溝22
形成する。
Next, a second example of the manufacturing process of the ink jet head will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 6A, a thermal oxide film 21 is formed to a thickness of about 2 μm on an electrode substrate 2 which is a silicon substrate. Then, as shown in FIG. 2B, after forming a non-parallel resist pattern using a gradation mask, the electrode forming groove 22 having a step of 0.4 to 0.5 μm in the oxide film 21 by dry etching and wet etching.
Form.

【0027】次いで、電極材料として反応性スパッタリ
ングによってTiN膜を全面に成膜し、これをパターニ
ングして、同図(c)に示すように個別電極23を形成
する。次に、同図(d)に示すように、プラズマCVD
により絶縁保護膜となる酸化膜31を全面に形成する。
Next, a TiN film is formed on the entire surface by reactive sputtering as an electrode material, and is patterned to form an individual electrode 23 as shown in FIG. Next, as shown in FIG.
Thereby, an oxide film 31 serving as an insulating protective film is formed on the entire surface.

【0028】その後、図7(a)に示すように、酸化膜
31の全面に窒素ガスによるプラズマ処理を行う。プラ
ズマ処理は、例えば平行平板のプラズマ反応室にウェハ
を保持し、窒素ガス数百sccm、真空度0.3〜0.5
KPa、RFパワー400〜500W程度で3〜5分間
行う。これによって、酸化膜31表面には3〜5nmの
窒化層が形成される。この窒化層は疎水性を示し、酸化
膜の水分吸着が抑制可能となる。
Thereafter, as shown in FIG. 7A, the entire surface of the oxide film 31 is subjected to a plasma process using nitrogen gas. In the plasma processing, for example, a wafer is held in a parallel plate plasma reaction chamber, and several hundred sccm of nitrogen gas and a degree of vacuum of 0.3 to 0.5 are used.
KPa, RF power of about 400 to 500 W for 3 to 5 minutes. Thus, a nitride layer of 3 to 5 nm is formed on the surface of the oxide film 31. This nitride layer shows hydrophobicity, and can suppress moisture adsorption of the oxide film.

【0029】次いで、同図(b)に示すように、絶縁保
護膜として残す領域を覆うレジストパターン32を形成
して、酸化膜31をエッチングで除去することにより、
同図(c)に示すように表面が疎水性に改質された酸化
膜31からなる絶縁保護膜25を形成し、その後、同図
(d)に示すようにレジストパターン32を除去する。
Next, as shown in FIG. 2B, a resist pattern 32 is formed to cover the region to be left as an insulating protective film, and the oxide film 31 is removed by etching.
As shown in FIG. 4C, an insulating protective film 25 made of an oxide film 31 whose surface has been modified to be hydrophobic is formed, and then, as shown in FIG. 4D, the resist pattern 32 is removed.

【0030】その後、図8(a)に示すように、電極基
板2上に流路基板1を直接接合などで接合して流路形状
のパターンを形成して異方性エッチングを行うことによ
り、振動板15及び液室8などを形成する。そして、同
図(b)に示すように、流路基板1上にノズルユニット
3を接着剤26で接合する。.
Thereafter, as shown in FIG. 8 (a), the flow path substrate 1 is joined to the electrode substrate 2 by direct bonding or the like to form a flow path shape pattern, and anisotropic etching is performed. The diaphragm 15 and the liquid chamber 8 are formed. Then, as shown in FIG. 2B, the nozzle unit 3 is bonded onto the flow path substrate 1 with an adhesive 26. .

【0031】次に、このインクジェットヘッドの製造工
程の第3例について図9を参照して説明する。この例
は、第1例の製造工程中で、Siイオン注入を絶縁保護
膜25のパターン形成後に行うものである。
Next, a third example of the manufacturing process of the ink jet head will be described with reference to FIG. In this example, in the manufacturing process of the first example, Si ions are implanted after the pattern formation of the insulating protective film 25.

【0032】この場合、流路基板1との接合面となる熱
酸化膜21表面にもSiイオンが注入されることから、
流路基板1と電極基板2の直接接合面に要求される親水
性が低下することで、接合強度が若干低下することにな
るが、絶縁保護膜25表面の疎水化に対しては第1例よ
り効果が大きいことが確認された。
In this case, since Si ions are also implanted into the surface of the thermal oxide film 21 which is a bonding surface with the flow path substrate 1,
A decrease in the hydrophilicity required for the direct bonding surface of the flow path substrate 1 and the electrode substrate 2 slightly lowers the bonding strength. It was confirmed that the effect was greater.

【0033】次に、このインクジェットヘッドの製造工
程の第4例について図10を参照して説明する。この例
は、第2例の製造工程中で、Nプラズマ処理を絶縁保
護膜25のパターン形成後に行うものである。
Next, a fourth example of the manufacturing process of the ink jet head will be described with reference to FIG. In this example, in the manufacturing process of the second example, N 2 plasma processing is performed after the patterning of the insulating protection film 25.

【0034】この場合も、流路基板1との接合面となる
熱酸化膜21表面にも窒化層が形成されることから、流
路基板1と電極基板2の直接接合面に要求される親水性
が低下することで、接合強度が若干低下することになる
が、絶縁保護膜25表面の疎水化に対しては第3例より
効果が大きいことが確認された。
Also in this case, since a nitride layer is also formed on the surface of the thermal oxide film 21 serving as a bonding surface with the flow path substrate 1, hydrophilicity required for the direct bonding surface between the flow path substrate 1 and the electrode substrate 2 is required. Although the bonding strength decreases slightly due to the lowering of the property, it was confirmed that the effect of hydrophobizing the surface of the insulating protective film 25 was larger than that of the third example.

【0035】なお、上記実施形態においては、インクジ
ェットヘッドとして静電型インクジェットヘッドを例に
して説明したが、振動板を圧電素子で変形させるピエゾ
型インクジェットヘッドにも同様に適用できる。また、
インクジェットヘッド以外にも、振動板を可動部分とす
るマイクロアクチュエータ、例えば、マイクロポンプ、
マイクロスイッチ(マイクロリレー)、マルチ光学レン
ズのアクチュエータ(マイクロミラー)、マイクロ流量
計、圧力センサなどにも同様に適用することができる。
更に、例えば、インクジェットヘッド以外の液滴吐出ヘ
ッドとして、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できる。
Although the above embodiment has been described by taking an electrostatic ink jet head as an example of an ink jet head, the present invention can be similarly applied to a piezo ink jet head in which a diaphragm is deformed by a piezoelectric element. Also,
Besides the inkjet head, a microactuator having a diaphragm as a movable part, for example, a micropump,
The present invention can be similarly applied to a micro switch (micro relay), a multi-optical lens actuator (micro mirror), a micro flow meter, a pressure sensor, and the like.
Further, for example, the present invention can be applied to a droplet discharge head that discharges a liquid resist for patterning as a droplet discharge head other than the inkjet head.

【0036】さらに、上記実施形態においては、本発明
を振動板変位方向とインク滴吐出方向が同じになるサイ
ドシュータ方式のインクジェットヘッドに適用したが、
振動板変位方向とインク滴吐出方向とが直交するエッジ
シュータ方式のインクジェットヘッドにも同様に適用す
ることができる。
Further, in the above embodiment, the present invention is applied to a side shooter type ink jet head in which the direction of displacement of the diaphragm and the direction of ejecting ink droplets are the same.
The present invention can be similarly applied to an edge shooter type inkjet head in which the diaphragm displacement direction and the ink droplet ejection direction are orthogonal.

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るイン
クジェットヘッドによれば、電極上に形成した絶縁保護
膜の表面が疎水性に改質されている構成としたので、簡
単な工程で振動板と電極との付着を防止できて、動作特
性が安定し、信頼性が向上する。
As described above, according to the ink jet head of the present invention, the surface of the insulating protective film formed on the electrodes is modified to be hydrophobic, so that the vibration can be performed in a simple process. The adhesion between the plate and the electrode can be prevented, the operating characteristics are stabilized, and the reliability is improved.

【0037】ここで、絶縁保護膜表面はSi、N、P、
B、Asのいずれかのイオンが注入されて疎水性に改質
されていることで、プロセスが簡単になり、低コスト化
を図れる。あるいは、絶縁保護膜表面は窒素ガスのプラ
ズマ処理で疎水性に改質されていることでも、プロセス
が簡単になり、低コスト化を図れる。
Here, the surface of the insulating protective film is made of Si, N, P,
Either ion of B or As is implanted and modified to be hydrophobic, so that the process is simplified and the cost can be reduced. Alternatively, the process can be simplified and the cost can be reduced even if the surface of the insulating protective film is modified to be hydrophobic by plasma treatment with nitrogen gas.

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

【図1】本発明に係るインクジェットヘッドの振動板長
手方向に沿う断面説明図
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view along a longitudinal direction of a diaphragm of an ink jet head according to the present invention.

【図2】同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view of the head taken along a lateral direction of a diaphragm.

【図3】同インクジェットヘッドの製造工程の第1例を
説明する振動板短手方向に沿う要部断面説明図
FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view of a main part along a lateral direction of a diaphragm for explaining a first example of a manufacturing process of the inkjet head.

【図4】図3に続く工程を説明する要部断面説明図FIG. 4 is an explanatory cross-sectional view of a main part explaining a step following FIG. 3;

【図5】図4に続く工程を説明する要部断面説明図FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view of a main part explaining a step following FIG. 4;

【図6】同インクジェットヘッドの製造工程の第2例を
説明する振動板短手方向に沿う要部断面説明図
FIG. 6 is an explanatory cross-sectional view of a main part along a lateral direction of a diaphragm for explaining a second example of the manufacturing process of the inkjet head.

【図7】図6に続く工程を説明する要部断面説明図FIG. 7 is an explanatory cross-sectional view of a main part explaining a step following FIG. 6;

【図8】図7に続く工程を説明する要部断面説明図FIG. 8 is an explanatory cross-sectional view of a main part explaining a step following FIG. 7;

【図9】同インクジェットヘッドの製造工程の第3例の
説明に供する要部断面説明図
FIG. 9 is an explanatory cross-sectional view of a main part, used for describing a third example of the manufacturing process of the inkjet head.

【図10】同インクジェットヘッドの製造工程の第4例
の説明に供する要部断面説明図
FIG. 10 is an explanatory sectional view of a main part, used for describing a fourth example of the manufacturing process of the inkjet head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…流路基板、2…電極基板、3…ノズルユニット、8
…液室、15…振動板、17…ギャップ、21…絶縁
膜、23…電極、24…電極分離用溝、25…絶縁保護
膜。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flow path board, 2 ... Electrode board, 3 ... Nozzle unit, 8
... liquid chamber, 15 ... diaphragm, 17 ... gap, 21 ... insulating film, 23 ... electrode, 24 ... electrode separating groove, 25 ... insulating protective film.

Claims (3)

【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
ルが連通する液室と、この液室の壁面を形成する振動板
と、この振動板に対向する対向電極とを有し、前記振動
板を静電力で変形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、前記電極上に形
成した絶縁保護膜の表面が疎水性に改質されていること
を特徴とするインクジェットヘッド。
1. A vibration plate having a nozzle for discharging ink droplets, a liquid chamber with which the nozzle communicates, a vibration plate forming a wall surface of the liquid chamber, and a counter electrode facing the vibration plate. Wherein the surface of an insulating protective film formed on the electrode is modified to be hydrophobic in an ink jet head that discharges ink droplets from the nozzles by deforming the nozzle with electrostatic force.
【請求項2】 請求項1に記載のインクジェットヘッド
において、前記絶縁保護膜表面はSi、N、P、B、A
sのいずれかのイオンが注入されて疎水性に改質されて
いることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. The ink jet head according to claim 1, wherein the surface of the insulating protective film is formed of Si, N, P, B, and A.
An ink-jet head, wherein any one of s is implanted to be modified to be hydrophobic.
【請求項3】 請求項1に記載のインクジェットヘッド
において、前記絶縁保護膜表面は窒素ガスのプラズマ処
理で疎水性に改質されていることを特徴とするインクジ
ェットヘッド。
3. The ink jet head according to claim 1, wherein the surface of the insulating protective film has been modified to be hydrophobic by plasma treatment with nitrogen gas.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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