JP2003080699A - Liquid droplet discharging head and method for manufacturing it - Google Patents

Liquid droplet discharging head and method for manufacturing it

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JP2003080699A
JP2003080699A JP2001276218A JP2001276218A JP2003080699A JP 2003080699 A JP2003080699 A JP 2003080699A JP 2001276218 A JP2001276218 A JP 2001276218A JP 2001276218 A JP2001276218 A JP 2001276218A JP 2003080699 A JP2003080699 A JP 2003080699A
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JP
Japan
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substrate
boron
insulating film
droplet discharge
discharge head
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JP2001276218A
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Japanese (ja)
Inventor
Kunihiro Yamanaka
邦裕 山中
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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 provide a liquid droplet discharging head with high accuracy, high density and high reliability in which contact static electrification generated by driving is suppressed and inferiority of operation can be suppressed, and in addition, bonding with high reliability at low temperature is possible. SOLUTION: A laminating structure is provided in which the first base sheet 110 provided with an oscillation plate 111 and the second base sheet 120 provided with an electrode 121 are bonded. An insulating film 125 containing boron or both boron and phosphorus is formed on a face facing to the electrode 121 of the oscillating plate 111 and/or a face facing to the oscillating plate of the electrode. A plurality of projected parts 126 consisting of a part or the whole of elements constituting the insulating film 125 are formed on the surface of this insulating film 125. As the contact static electrification during driving is decreased by these projected parts 126, and the insulating film containing boron or both boron and phosphorus is used, size and the number (density) of the projected parts can be controlled only by adjusting heating condition of the insulating film and concentration of phosphorus and boron in the insulating film.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液滴吐出ヘッド、
その製造方法、及び、その液滴吐出ヘッドを用いたイン
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 a droplet discharge head,
The present invention relates to a manufacturing method thereof and an inkjet recording device using the droplet discharge head.

【0002】[0002]

【従来の技術】特開2001−10052号公報に記載
の「静電型アクチュエータ及びインクジェットヘッド」
においては、振動板に微小なギャップを介して対峙して
いる個別電極のセグメント電極部はITO膜から形成さ
れており、このITO膜の表面に電極間のギャップより
小さい凸部を複数持っている。ITO膜からなるセグメ
ント電極部を用いると、対向電極表面の接触帯電を低減
できるので、長期に亘り印字品位が高く、信頼性のある
インクジェットを実現することが可能である。上記公報
には、前記凸部はITO膜と同時に形成すること、前記
凸部がITO膜を構成する元素の一部または全てからな
ることが記載されている。
2. Description of the Related Art "Electrostatic Actuator and Inkjet Head" described in JP-A-2001-10052.
In the above, the segment electrode portion of the individual electrode facing the diaphragm through the minute gap is formed of the ITO film, and the surface of this ITO film has a plurality of convex portions smaller than the gap between the electrodes. . By using the segment electrode part made of the ITO film, contact charging on the surface of the counter electrode can be reduced, so that it is possible to realize a reliable inkjet with high printing quality for a long period of time. The above-mentioned publication describes that the convex portion is formed at the same time as the ITO film, and that the convex portion is formed of a part or all of the elements constituting the ITO film.

【0003】また、特開平6−23986号公報に記載
の「インクジェットヘッド及びその製造方法」において
は、ノズル及び圧力室となるべきキャビティが形成され
た第1のSi基板と振動板となる第2のSi基板とを構
成部材とし、振動板は第1のSi基板に接合された前記
第2のSi基板をエッチング又は研磨により薄くするこ
とにより形成される。振動板は、高濃度p型Si層から
成り、実施例においては、高濃度p型Si層を形成した
第2のSi基板と第1のSi基板とをSi−Si直接接
合法により接合し、接合後の第2のSi基板をアルカリ
異方性エッチングにてp型Si層を残留させることによ
り振動板を形成(=ロストウエハ)している。
Further, in the "ink jet head and method of manufacturing the same" described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-23986, a first Si substrate having a nozzle and a cavity to be a pressure chamber is formed, and a second diaphragm is formed. The Si substrate is used as a component, and the diaphragm is formed by thinning the second Si substrate bonded to the first Si substrate by etching or polishing. The vibrating plate is composed of a high-concentration p-type Si layer, and in the embodiment, the second Si substrate having the high-concentration p-type Si layer and the first Si substrate are bonded by a Si-Si direct bonding method, A diaphragm is formed (= lost wafer) by leaving the p-type Si layer on the second Si substrate after bonding by alkali anisotropic etching.

【0004】更に、特開平9−267479号公報に記
載の「インクジェットの製造方法」においては、片側に
高濃度p型シリコン層を形成した第1のシリコン基板の
高濃度p型シリコン層と、ノズルが形成された第2のシ
リコン基板を向かい合わせ、常温からの昇温速度を摂氏
5度/分以下とした直接接合により貼り合わせて、振動
板を形成するようにしている。
Further, in the "ink jet manufacturing method" described in JP-A-9-267479, a high-concentration p-type silicon layer of a first silicon substrate having a high-concentration p-type silicon layer formed on one side, and a nozzle The second silicon substrate on which is formed is opposed to each other and is bonded by direct bonding at a temperature rising rate from room temperature of 5 ° C./minute or less to form a vibration plate.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】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
用する液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドとし
ては、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通
する液室(加圧液室、圧力室、吐出室、インク流路等と
も称される)と、液室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、該振動板を静電力で変
形変位させて液室インクを加圧することによってノズル
からインク滴を吐出させる静電型インクジェットヘッド
がある。このような静電型インクジェットヘッドにおい
て、インクジェットプリンタの高速印字、高画質化に伴
い、微細加工が必要となり、さらに振動板の薄膜化、高
精度化、振動板と電極との間の微小ギャップを高精度に
確保しなければならない。
An ink jet head, which is a liquid drop ejection head used in an ink jet recording apparatus used as an image recording apparatus such as a printer, a facsimile, a copying machine, a plotter, or an image forming apparatus, ejects ink droplets. A nozzle, a liquid chamber (also referred to as a pressurized liquid chamber, a pressure chamber, a discharge chamber, an ink flow path, etc.) communicating with the nozzle, a diaphragm that forms the wall surface of the liquid chamber, and a diaphragm that faces the diaphragm. 2. Description of the Related Art There is an electrostatic inkjet head that includes an electrode and that deforms and displaces the vibrating plate by an electrostatic force to pressurize the liquid chamber ink to eject an ink droplet from a nozzle. In such an electrostatic ink jet head, fine processing is required in accordance with high speed printing and high image quality of an ink jet printer, further thinning of the diaphragm, high accuracy, and a small gap between the diaphragm and the electrode. It must be secured with high precision.

【0006】そこで、上記特開平6−23986号公報
や特開平9−267479号公報に記載のように、高濃
度ボロン拡散層を用いたエッチストップ技術を用いた振
動板加工方法や直接接合を用いてシリコン基板同士をは
り合わせる方法が提案されている。しかし、直接接合で
接合信頼性を確固たるものとするためには、1100℃
〜1200℃の高温加熱が必要で、使用する炉のチュー
ブなどが石英では耐熱性が無いため、SiCなどの耐熱
性の良いチューブを用いる必要があり、設備面でも限定
され、ヘッドの製造コストが高くなる。また、このよう
な静電型インクジェットヘッドにおいて、駆動に伴い振
動板と電極とが絶縁層を挟み繰り返し接触することによ
り絶縁層表面に帯電が起こり、振動板の振動特性が不安
定になるおそれがある。この不安定な振動特性によりイ
ンクジェットプリンタでの印刷不良を招くおそれがあ
る。
Therefore, as described in JP-A-6-23986 and JP-A-9-267479, a diaphragm processing method using an etch stop technique using a high-concentration boron diffusion layer or direct bonding is used. A method of bonding silicon substrates together has been proposed. However, in order to secure the joining reliability with direct joining, 1100 ° C
Since high temperature heating up to 1200 ° C is required and the tube of the furnace used is not heat resistant with quartz, it is necessary to use a tube with good heat resistance such as SiC, which is also limited in terms of equipment and the head manufacturing cost Get higher Further, in such an electrostatic ink jet head, there is a possibility that the vibration plate and the electrodes repeatedly contact with each other with the insulating layer sandwiched therebetween, so that the surface of the insulating layer is charged and the vibration characteristics of the vibration plate become unstable. is there. Due to this unstable vibration characteristic, there is a possibility of causing printing failure in the inkjet printer.

【0007】そこで、前記特開2001−10052号
公報などに記載されているように、ITO膜から形成さ
れている電極部のITO膜表面に小さい凸部を設けるこ
とにより接触帯電を低減する方法が提案されている。し
かし、この特開2001−10052号公報に記載のよ
うに、ITO膜の成膜条件を調整することにより複数の
小さい凸部を形成することは、凸部自体のサイズやその
数を制御することが非常に困難である。また、電極とな
る膜は、ショート防止のために絶縁膜に覆われている方
が望ましく、特開2001−10052号公報に記載の
ようにITO膜成膜時にITO膜表面に凸部を形成した
場合、ITO膜を絶縁膜で完全に密着性良く覆うことが
困難である。
Therefore, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-10052, there is a method of reducing contact charging by providing a small convex portion on the surface of the ITO film of the electrode portion formed of the ITO film. Proposed. However, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-10052, forming a plurality of small convex portions by adjusting the film forming conditions of the ITO film means controlling the size and the number of the convex portions themselves. Is very difficult. Further, it is preferable that the film to be an electrode is covered with an insulating film for preventing a short circuit. As described in JP 2001-10052 A, a convex portion is formed on the surface of the ITO film when the ITO film is formed. In this case, it is difficult to completely cover the ITO film with the insulating film with good adhesion.

【0008】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたものであり、駆動に伴って起こる接触帯電を抑制
し、動作不良を抑制することが出来る液滴吐出ヘッド
と、該液滴吐出ヘッドを容易にかつ安価に製造する方法
を提案し、さらには、低温で信頼性の高い接合を可能に
し、高精度、高密度及び高信頼性の液滴吐出ヘッドを提
供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and a droplet discharge head capable of suppressing contact charging caused by driving and suppressing malfunction, and the droplet discharge head. The present invention proposes a method for easily and inexpensively manufacturing a liquid crystal, and further aims to provide a highly accurate, high density, and highly reliable droplet discharge head that enables reliable bonding at low temperature. Is.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、液滴
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、この振動板に対
向する電極とを備え、前記振動板を静電気力で変位変形
させて、前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッ
ドにおいて、前記振動板を設ける第1基板及び前記電極
を設ける第2基板が接合された積層構造であり、前記振
動板の前記電極に対向する面及び/或いは前記電極の前
記振動板に対向する面にはホウ素或いは燐とホウ素の両
方を含む絶縁膜が形成されており、かつ前記絶縁膜の表
面に前記絶縁膜を構成する元素の一部或いは全てから成
る凸部が複数形成されていることを特徴とするものであ
り、これにより、駆動時の接触帯電を凸部により低減
し、更には、絶縁膜としてホウ素或いは/燐とホウ素の
両方を含む絶縁膜を用いていることにより、前記絶縁膜
の加熱条件や前記絶縁膜中の燐やホウ素の濃度を調整す
るだけで凸部のサイズや数(密度)を制御出来、その結
果、安定した振動特性が得られ、安定した液滴吐出が可
能な液滴吐出ヘッドを提供出来るようにしている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a nozzle for ejecting liquid droplets, and an ejection chamber communicating with the nozzle.
A droplet discharge head, comprising: a vibrating plate forming a wall surface of the ejection chamber; and an electrode facing the vibrating plate, wherein the vibrating plate is displaced and deformed by electrostatic force to eject droplets from the nozzle. In the laminated structure, a first substrate provided with a diaphragm and a second substrate provided with the electrode are joined, and boron is provided on a surface of the diaphragm facing the electrode and / or a surface of the electrode facing the diaphragm. Alternatively, the invention is characterized in that an insulating film containing both phosphorus and boron is formed, and a plurality of convex portions formed of a part or all of the elements forming the insulating film are formed on the surface of the insulating film. As a result, the contact charging during driving is reduced by the convex portion, and further, by using boron or / an insulating film containing both phosphorus and boron as the insulating film, the heating condition of the insulating film can be improved. And the above The size and number (density) of the protrusions can be controlled simply by adjusting the concentration of phosphorus or boron in the film, and as a result, stable vibration characteristics can be obtained and a droplet discharge head capable of stable droplet discharge can be obtained. I am able to provide it.

【0010】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、前記振動板を有する第1基板と前記電極を有する第
2基板のいずれもがシリコン基板からなり、両基板が燐
とホウ素の両方を含むシリコン酸化膜を用いて接合され
ていることを特徴としたものであるが、これは、燐とホ
ウ素を含むシリコン酸化膜は、低温でリフローするのを
利用して、第1基板と第2基板の接合にシリコン酸化膜
を用いていることにより、低温で強固な接合を可能とし
たものである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, both the first substrate having the diaphragm and the second substrate having the electrodes are made of silicon substrates, and both substrates are made of phosphorus and boron. It is characterized in that it is joined using a silicon oxide film containing silicon, which utilizes the fact that the silicon oxide film containing phosphorus and boron reflows at a low temperature, and The use of the silicon oxide film for joining the two substrates enables strong joining at low temperatures.

【0011】請求項3の発明は、請求項1又は2の発明
において、前記凸部が前記第1基板と前記第2基板の接
合工程と同時に形成されたことを特徴としたもので、第
1基板と第2基板の接合時に凸部を同時に形成すること
によりプロセスコストを低減出来るようにしたものであ
る。
According to a third aspect of the invention, in the first or second aspect of the invention, the convex portion is formed at the same time as the step of joining the first substrate and the second substrate. The process cost can be reduced by simultaneously forming the convex portions when the substrate and the second substrate are joined.

【0012】請求項4の発明は、請求項1乃至3のいず
れかの発明において、絶縁膜の燐濃度とホウ素濃度の和
を9wt%以上としたことを特徴とするもので、これに
より、10000個/cm2以上の凸部を容易に形成出
来るようにしたものである。
The invention of claim 4 is characterized in that, in any of the inventions of claims 1 to 3, the sum of the phosphorus concentration and the boron concentration of the insulating film is set to 9 wt% or more. The number of protrusions per piece / cm 2 or more can be easily formed.

【0013】請求項5の発明は、請求項1乃至4のいず
れかの液滴吐出ヘッドを製造するに当たり、前記第1基
板と前記第2基板を重ね合わせ900℃〜1050℃の
熱処理により接合することを特徴としたもので、900
℃〜1050℃の熱処理により接合することにより同時
に凸部の形成を可能とし、かつ高濃度ボロン層を用いた
場合なども、ボロンの再分布を抑制し、振動板の厚さを
高精度に制御出来、使用する炉のチューブなどもSiC
などの耐熱性の良いチューブを用いる必要は無く、プロ
セスコストを抑えられるようにしたものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in manufacturing the droplet discharge head according to any of the first to fourth aspects, the first substrate and the second substrate are superposed and bonded by heat treatment at 900 ° C. to 1050 ° C. It is characterized by 900
The joints can be simultaneously formed by heat treatment at ℃ to 1050 ℃, and even when a high-concentration boron layer is used, the redistribution of boron is suppressed and the thickness of the diaphragm is controlled with high accuracy. It can be done and the tube of the furnace used is SiC
It is not necessary to use a tube having good heat resistance such as, and the process cost can be suppressed.

【0014】請求項6の発明は、請求項5の発明におい
て、前記熱処理において、950℃以上で保持後、90
0℃迄の降温速度が10℃/分以下であり、少なくとも
900℃から800℃迄の降温速度が50℃/分以上で
あることを特徴としたもので、熱サイクルを950℃以
上で保持した後、900℃迄の降温速度を10℃/分以
下といった徐冷にし、900℃から降温速度を50℃/
分以上といった急冷にすることにより、サイズが0.1
μm以下でかつサイズバラツキが小さい凸部を形成可能
とし、その結果、安定した振動特性が得られ安定した液
滴吐出が可能な液滴吐出ヘッドを提供出来るようにした
ものである。
According to a sixth aspect of the invention, in the fifth aspect of the invention, after the heat treatment, the temperature is maintained at 950 ° C. or higher, and then 90
The temperature decrease rate up to 0 ° C is 10 ° C / min or less, and the temperature decrease rate from at least 900 ° C to 800 ° C is 50 ° C / min or more. The thermal cycle is maintained at 950 ° C or more. After that, the temperature decrease rate up to 900 ° C is gradually cooled to 10 ° C / minute or less, and the temperature decrease rate from 900 ° C to 50 ° C / minute.
By quenching for more than a minute, the size is 0.1
It is possible to form a convex portion having a size of μm or less and a small size variation, and as a result, it is possible to provide a droplet discharge head capable of obtaining stable vibration characteristics and capable of stable droplet discharge.

【0015】請求項7の発明は、請求項1乃至4のいず
れかに記載の液滴吐出ヘッドを用いてインクジェット記
録装置を構成したもので、本発明による液滴吐出ヘッド
を用いることによりインク吐出特性や耐久性が向上し、
画像品質と信頼性の向上を図ったものである。
According to a seventh aspect of the invention, an ink jet recording apparatus is constructed using the droplet discharge head according to any one of the first to fourth aspects, and ink is discharged by using the droplet discharge head according to the present invention. The characteristics and durability are improved,
This is intended to improve image quality and reliability.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図1は、本発明による液滴吐出ヘ
ッドの一実施形態を示す要部分解斜視図、図2は、組立
てられた液滴吐出ヘッドの要部概略断面構成図、図3
は、ノズルプレートを取り除いた場合の上面図、図4
は、絶縁膜(シリコン酸化膜)表面の拡大図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an exploded perspective view of an essential part showing an embodiment of a droplet discharge head according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic sectional configuration view of the essential parts of an assembled droplet discharge head. Three
Is a top view with the nozzle plate removed, FIG.
FIG. 4 is an enlarged view of the surface of an insulating film (silicon oxide film).

【0017】本実施例による液滴吐出ヘッドは、静電気
力を利用して振動板を吸引、振動させることによりノズ
ルに連通した吐出室の容積を変化させてインク液滴の吐
出を行なう形式のものである。勿論、圧電素子等を利用
してノズルに連通した吐出室の容積を変化させてインク
液滴の吐出を行なう形式のものを採用することもできる
し、発熱素子を利用して吐出室内のインクを膨張させて
インク液滴の吐出を行う形式のものを採用することもで
きる。また、本実施例では、基板上面に設けたノズル孔
からインク液滴を吐出させるサイドシュータタイプであ
るが、インク液滴を基板の端部に設けたノズル孔から吐
出させるエッジシュータタイプでもよい。
The droplet discharge head according to the present embodiment is of a type that discharges ink droplets by changing the volume of the discharge chamber communicating with the nozzle by attracting and vibrating the diaphragm using electrostatic force. Is. Of course, it is also possible to adopt a type in which the volume of the ejection chamber communicating with the nozzle is changed by using a piezoelectric element or the like to eject ink droplets, and the heating element is used to remove the ink in the ejection chamber. It is also possible to adopt a type that expands and ejects ink droplets. Further, in this embodiment, the side shooter type in which the ink droplets are ejected from the nozzle holes provided in the upper surface of the substrate, but the edge shooter type in which the ink droplets are ejected from the nozzle holes provided in the end portion of the substrate may be used.

【0018】最初に、図1、図2を参照して液滴吐出ヘ
ッドの構造を説明する。本実施例による液滴吐出ヘッド
100は、3枚の基板110、120、130を重ね合
わせた積層構造をしている。110は第1の基板である
ところのシリコン基板、120は第2の基板であるとこ
ろの電極シリコン基板、130は第3の基板であるとこ
ろのノズルプレートである。シリコン基板110は、例
えば(110)面方位の単結晶シリコンよりなり、底壁
が振動板111として機能する吐出室112(インク
室)と、各々の吐出室112にインクを供給するための
共通インク室113となる凹部を有する。また、シリコ
ン基板110の下面、つまり振動板111の電極と対向
する面には、液滴吐出ヘッド100の駆動時に、振動板
111と後述する個別電極121の短絡を防止するた
め、シリコン酸化膜からなる絶縁層114が形成されて
いる。
First, the structure of the droplet discharge head will be described with reference to FIGS. The droplet discharge head 100 according to the present embodiment has a laminated structure in which three substrates 110, 120 and 130 are stacked. 110 is a silicon substrate which is a first substrate, 120 is an electrode silicon substrate which is a second substrate, and 130 is a nozzle plate which is a third substrate. The silicon substrate 110 is made of, for example, single crystal silicon having a (110) plane orientation, a bottom wall of the ejection chamber 112 (ink chamber) that functions as the vibrating plate 111, and a common ink for supplying ink to each ejection chamber 112. It has a concave portion which becomes the chamber 113. Further, on the lower surface of the silicon substrate 110, that is, the surface of the vibrating plate 111 facing the electrode, in order to prevent a short circuit between the vibrating plate 111 and an individual electrode 121 described later when the droplet discharge head 100 is driven, a silicon oxide film The insulating layer 114 is formed.

【0019】シリコン基板110の上面に接合されるノ
ズルプレート130は、例えば、ガラスまたはプラスチ
ック、ステンレスやコバール(Fe29−Ni−17C
o)等の金属、シリコン基板などからなり、吐出室11
2に対応する位置に吐出室の個数分のノズル131が形
成されている。また、基板110の吐出室112と共通
インク室113を連通するように流体抵抗132が形成
されている。このノズルプレート130とシリコン基板
110の接合によって、ノズル131に連通する吐出室
112、流体抵抗132および共通インク室113が区
画形成される。
The nozzle plate 130 bonded to the upper surface of the silicon substrate 110 is made of, for example, glass or plastic, stainless steel or Kovar (Fe29-Ni-17C).
The discharge chamber 11 is made of a metal such as o) or a silicon substrate.
The number of nozzles 131 corresponding to the number of discharge chambers is formed at a position corresponding to 2. Further, a fluid resistance 132 is formed so as to connect the ejection chamber 112 of the substrate 110 and the common ink chamber 113. By joining the nozzle plate 130 and the silicon substrate 110, the ejection chamber 112, the fluid resistance 132, and the common ink chamber 113 communicating with the nozzle 131 are defined.

【0020】シリコン基板110の下面に接合される電
極シリコン基板120は、例えば、厚み625μmのシ
リコン基板からなり、その上面には、熱酸化膜122が
厚さ0.6μm形成されており、その熱酸化膜122上
に個別電極121、個別電極上にはシリコン酸化膜から
なる絶縁膜123が形成され、絶縁膜123にギャップ
Gを構成することになる凹部124が設けられている。
絶縁膜123上にはホウ素あるいは燐とホウ素の両方を
含む低融点のシリコン酸化膜層125が形成されてい
る。ここで、シリコン酸化膜125はノンドープのシリ
コン酸化膜に比べ低温で軟化点を示すため低温での接合
が可能となる。なお、本明細書においては、「1050
℃を越えない温度による接合」を「低温での接合」とし
ている。シリコン酸化膜125は成膜後、軟化点以上の
温度の熱処理によりリフローされ、AFMを用いた表面
性の評価では、表面粗さ:Ra値0.3nm以下とな
り、非常に良好な接合が可能な表面性が得られる。尚、
ここではシリコン酸化膜125は電極基板120に形成
されているが、シリコン基板110(例えばシリコン酸
化膜114上)に形成しても良い。さらに、シリコン酸
化膜125の表面には、図4(B)に図4(A)のB−
B線部を拡大して示すように、凸部126が形成されて
いる。本発明では、この凸部126が在ることにより駆
動時に、絶縁膜114とシリコン酸化膜125膜との接
触面積が小さくなり、その結果、接触帯電が抑制され、
安定したインク吐出が長期に渡って可能となっている。
The electrode silicon substrate 120 bonded to the lower surface of the silicon substrate 110 is, for example, a silicon substrate having a thickness of 625 μm, and a thermal oxide film 122 is formed on the upper surface to a thickness of 0.6 μm. An individual electrode 121 is formed on the oxide film 122, an insulating film 123 made of a silicon oxide film is formed on the individual electrode, and a concave portion 124 that forms a gap G is provided in the insulating film 123.
A low melting point silicon oxide film layer 125 containing boron or both phosphorus and boron is formed on the insulating film 123. Here, since the silicon oxide film 125 exhibits a softening point at a lower temperature than a non-doped silicon oxide film, bonding at a low temperature becomes possible. In the present specification, “1050
"Joining at a temperature not exceeding ℃" is called "joining at low temperature". After the silicon oxide film 125 is formed, the silicon oxide film 125 is reflowed by a heat treatment at a temperature equal to or higher than the softening point, and the surface property is evaluated using an AFM. Surface property is obtained. still,
Although the silicon oxide film 125 is formed on the electrode substrate 120 here, it may be formed on the silicon substrate 110 (for example, on the silicon oxide film 114). Further, on the surface of the silicon oxide film 125, the line B- in FIG.
As shown by enlarging the B line portion, the convex portion 126 is formed. In the present invention, the presence of the convex portion 126 reduces the contact area between the insulating film 114 and the silicon oxide film 125 during driving, and as a result, contact charging is suppressed,
Stable ink ejection is possible for a long time.

【0021】電極シリコン基板120とシリコン基板1
10の接合によって前記凹部(振動室)124を構成す
ると共に、各振動板111に対応する各々の位置に個別
電極121が配置される。また、基板110と基板12
0を貫通してインク供給口127が設けられている。こ
のインク供給口127の上には共通インク室113が設
けられている。なお、ここでは、電極シリコン基板12
0とシリコン基板110とを接合した後、凹部124内
の電極121と振動板111の最大間隔(ギャップ)G
は、0.25μmとなる。共通電極115、各個別電極
121に、例えば、リード線をボンディングして、ドラ
イバ140が接続され、図2に示す液滴吐出ヘッド(イ
ンクジェットヘッド)100が駆動可能となる。
Electrode Silicon substrate 120 and silicon substrate 1
The recesses (vibration chambers) 124 are formed by joining 10 and the individual electrodes 121 are arranged at respective positions corresponding to the respective vibration plates 111. In addition, the substrate 110 and the substrate 12
An ink supply port 127 is provided penetrating 0. A common ink chamber 113 is provided above the ink supply port 127. In addition, here, the electrode silicon substrate 12
0 and the silicon substrate 110 are bonded together, the maximum gap (gap) G between the electrode 121 and the diaphragm 111 in the recess 124 is
Is 0.25 μm. The driver 140 is connected to the common electrode 115 and each individual electrode 121 by bonding a lead wire, for example, and the droplet discharge head (inkjet head) 100 shown in FIG. 2 can be driven.

【0022】更に、インクジェットヘッド100のイン
ク供給口127にインク供給管を接着して接続すること
により、共通インク室113、吐出室112等は、イン
クタンク(不図示)からインク供給口127を通して供
給されたインクが充填されることが可能となる。なお、
使用されるインクは、水、アルコール、トルエン等の主
溶媒にエチレングリコール等の界面活性剤と、染料また
は顔料とを溶解または分散させることにより調製され
る。さらに、インクジェットヘッドにヒーター等を付設
すれば、ホットメルトインクも使用できる。
Further, by connecting an ink supply pipe to the ink supply port 127 of the ink jet head 100 by adhering it, the common ink chamber 113, the ejection chamber 112, etc. are supplied from an ink tank (not shown) through the ink supply port 127. The filled ink can be filled. In addition,
The ink used is prepared by dissolving or dispersing a surfactant such as ethylene glycol and a dye or pigment in a main solvent such as water, alcohol or toluene. Furthermore, if a heater or the like is attached to the inkjet head, hot melt ink can also be used.

【0023】個別電極121に対して、ドライバ140
により、例えば、正の電圧パルスを印加して電極121
の表面が正の電位に帯電すると、対応する振動板111
の下面は負の電位に帯電する。したがって、振動板11
1は静電気力によって吸引されて個別電極121との間
隔が狭まる方向へ撓む。この時、振動板111が撓むこ
とにより、インクが共通インク室113からオリフィス
132を経由して吐出室112に供給される。次に、個
別電極121へ印加している電圧パルスをオフにし、蓄
えられている電荷を放電すると、振動板111は元の位
置に復元する。この復元動作によって、吐出室112の
内圧が急激に上昇して、ノズル穴131からインク液滴
が吐出する。
For each individual electrode 121, the driver 140
Thus, for example, by applying a positive voltage pulse, the electrode 121
When the surface of each is charged to a positive potential, the corresponding vibration plate 111
The bottom surface of is charged to a negative potential. Therefore, the diaphragm 11
1 is attracted by the electrostatic force and bends in a direction in which the distance between the electrode 1 and the individual electrode 121 is narrowed. At this time, the vibration plate 111 bends, so that ink is supplied from the common ink chamber 113 to the ejection chamber 112 via the orifice 132. Next, when the voltage pulse applied to the individual electrode 121 is turned off and the accumulated charge is discharged, the diaphragm 111 restores to its original position. Due to this restoration operation, the internal pressure of the ejection chamber 112 rapidly rises, and ink droplets are ejected from the nozzle holes 131.

【0024】なお、本実施例のインクジェットヘッドに
おける振動板111は、高濃度p型不純物層であって、
高濃度p型不純物層は所望の振動板厚と同じだけの厚さ
を有している。なお、高濃度p型不純物層を形成する不
純物としては、ボロン・ガリウム・アルミニウム等があ
るが、半導体の分野においてはp型不純物層を形成する
不純物としてボロンが一般的であり、本実施例において
もボロンを不純物とした。アルカリによるSiエッチン
グにおけるエッチングレートは、ドーパントがボロンの
場合、高濃度の領域において、エッチングレートが非常
に小さくなる。本実施例は、このことを利用し、振動板
形成領域を高濃度ボロンドープ層とし、アルカリ異方性
エッチングにより、吐出室、インクキャビティを形成す
る際に、ボロンドープ層が露出した時点でエッチングレ
ートが極端に小さくなる、いわゆるエッチストップ技術
により、振動板111を所望の板厚に作製したものであ
る。
The diaphragm 111 in the ink jet head of this embodiment is a high concentration p-type impurity layer,
The high-concentration p-type impurity layer has the same thickness as the desired diaphragm thickness. Although boron, gallium, aluminum or the like is used as the impurity forming the high-concentration p-type impurity layer, boron is generally used as the impurity forming the p-type impurity layer in the field of semiconductors. Also made boron an impurity. As for the etching rate in Si etching with alkali, when the dopant is boron, the etching rate becomes very small in a high concentration region. In this embodiment, by utilizing this, the diaphragm forming region is a high-concentration boron-doped layer, and the etching rate at the time when the boron-doped layer is exposed when the ejection chamber and the ink cavity are formed by alkali anisotropic etching. The vibration plate 111 is manufactured to have a desired plate thickness by a so-called etch stop technique, which is extremely small.

【0025】実施例1 次に、図5(図3におけるV−V方向における断面図)
を参照しながら、本発明のインクジェットヘッドの製造
方法について説明する。なお、図5(A)〜図5(D)
は個別電極が形成される第2の基板120の製造工程を
示す図、図5(E)〜図5(G)は第2の基板120の
上に振動板が形成される第1の基板110の製造工程を
示す図、図5(H)は第1の基板110の上に形成され
るノズルプレートである第3の基板130の製造工程を
示す。
Example 1 Next, FIG. 5 (a sectional view taken along the line VV in FIG. 3).
The method for manufacturing the inkjet head of the present invention will be described with reference to FIG. Note that FIG. 5A to FIG. 5D
Is a diagram showing a manufacturing process of the second substrate 120 on which the individual electrodes are formed, and FIGS. 5E to 5G show the first substrate 110 on which the vibration plate is formed on the second substrate 120. 5H shows a manufacturing process of the third substrate 130 which is a nozzle plate formed on the first substrate 110.

【0026】工程a(図5(A)) まず、厚さ625μm(100)面方位のシリコン基板
120の片側に厚さ0.6μmの熱酸化膜122を形成
し、全面にポリシリコン膜121aをCVD法により1
00nm堆積し、リンや砒素、或いはボロンやBF2
イオン注入し、活性化の為の熱処理を行う。次に、タン
グステンシリサイド膜121bを200nmスパッタ法
により堆積する。なお、タングステンシリサイド膜のス
パッタ前に、ポリシリコン膜表面をArで逆スパッタ
(エッチング)して清浄化(:自然酸化膜などの除去)
することで膜の密着性に対して高い信頼性が確保できる
ため、マルチチャンバーのスパッタ装置を使用し、前記
のデポ面の清浄化とデポを連続処理することが望まし
い。タングステンシリサイド膜121b及びポリシリコ
ン膜121aを周知のフォトリソグラフィー技術、およ
びドライエッチング技術によりパターニングし、タング
ステンシリサイド膜121bとポリシリコン膜121a
から成る個別電極121を形成する。尚、ここで個別電
極121にポリシリコンとタングステンシリサイドの積
層体を用いたが、単層膜でも良いし、TiNなどの高融
点金属、その他の高融点金属シリサイドなどを用いても
良い。
Step a (FIG. 5A) First, a thermal oxide film 122 having a thickness of 0.6 μm is formed on one side of a silicon substrate 120 having a thickness of 625 μm (100), and a polysilicon film 121 a is formed on the entire surface. 1 by CVD method
Then, it is deposited to a thickness of 00 nm, phosphorus or arsenic, boron or BF 2 is ion-implanted, and a heat treatment for activation is performed. Next, a tungsten silicide film 121b is deposited by a 200 nm sputtering method. Before sputtering the tungsten silicide film, the surface of the polysilicon film is reverse-sputtered (etched) with Ar to be cleaned (: removal of natural oxide film, etc.)
Since high reliability can be secured for the adhesion of the film by doing so, it is desirable to use a multi-chamber sputtering apparatus and perform the cleaning of the deposition surface and the continuous processing of the deposition. The tungsten silicide film 121b and the polysilicon film 121a are patterned by a well-known photolithography technique and dry etching technique, and the tungsten silicide film 121b and the polysilicon film 121a are patterned.
An individual electrode 121 composed of is formed. Although a stacked body of polysilicon and tungsten silicide is used here as the individual electrode 121, a single layer film may be used, or a refractory metal such as TiN or another refractory metal silicide may be used.

【0027】つづいて、CVD法により保護絶縁膜とし
てシリコン酸化膜123を堆積することにより個別電極
121の分離間をシリコン酸化膜123で埋め込み、個
別電極121の表面に550nmの厚さのシリコン酸化
膜123が形成される。シリコン酸化膜123の表面は
個別電極の分離間の埋め込み形状の影響で、凹部Qが出
来る。
Subsequently, by depositing a silicon oxide film 123 as a protective insulating film by the CVD method, the spaces between the individual electrodes 121 are filled with the silicon oxide film 123, and the surface of the individual electrode 121 has a thickness of 550 nm. 123 is formed. A recess Q is formed on the surface of the silicon oxide film 123 due to the influence of the embedded shape during the separation of the individual electrodes.

【0028】工程b(図5(B)) シリコン酸化膜123の表面から研磨加工する。この研
磨はCMP(chemical−mechanical
−polishing)と呼ばれ、半導体プロセスにお
ける基板の平坦化に使用される技術である。CMPで1
50nmポリンシングした後は凹部Qは消滅しシリコン
基板120は平坦化され、個別電極上にのシリコン酸化
膜123の膜厚は400nmとなる。また、研磨加工前
のシリコン酸化膜123の表面はAFMを用いた表面性
の評価で、表面粗さ:Ra値が1〜2nm程度であった
のが、この研磨加工により表面粗さ:Ra値が0.3n
m以下となり、非常に良好な接合性を得るのに有利な表
面性が得られる。
Step b (FIG. 5B) The surface of the silicon oxide film 123 is polished. This polishing is performed by CMP (chemical-mechanical).
-Polishing), which is a technique used for planarizing a substrate in a semiconductor process. 1 in CMP
After polishing with 50 nm, the recess Q disappears and the silicon substrate 120 is flattened, and the film thickness of the silicon oxide film 123 on the individual electrode becomes 400 nm. Further, the surface roughness of the silicon oxide film 123 before polishing was evaluated by AFM, and the surface roughness: Ra value was about 1 to 2 nm. Is 0.3n
Since it is m or less, a surface property advantageous for obtaining very good bondability can be obtained.

【0029】工程c(図5(C)) 次に、ギャップを形成する彫り込み部124を、シリコ
ン酸化膜123をエッチング加工して形成する。この彫
り込み部124の形成は、グラデーションパターンを有
するマスクを用いたフォトリソグラフィー技術によりレ
ジスト形状に傾斜をつけ、Arガスなどを用いてレジス
ト形状を転写するようにエッチングを行うことにより形
状が非平行状態であるように形成した。彫り込み部12
4の最も底の部分の深さは0.25μmであり、その上
にはシリコン酸化膜123が0.15μm在ることとな
る。
Step c (FIG. 5C) Next, a carved portion 124 for forming a gap is formed by etching the silicon oxide film 123. The engraved portion 124 is formed in a non-parallel state by etching the resist shape by photolithography using a mask having a gradation pattern so that the resist shape is transferred using Ar gas or the like. Was formed as follows. Engraving part 12
The depth of the bottom of 4 is 0.25 μm, and the silicon oxide film 123 is 0.15 μm thereabove.

【0030】工程d(図5(D)) 次に、BPSG膜(ボロン濃度4.2wt%,リン濃度
0.8wt%)からなるシリコン酸化膜125をCVD
法で50nm堆積する。重要な点は、シリコン酸化膜中
に、燐とボロンの両方を含有させる事によって、シリコ
ン酸化膜の融点を下げシリコン酸化膜にリフロー性を持
たせることと、凸部126となる析出物を形成可能にす
ることである。さらに、シリコン酸化膜125を融点以
上の温度(ここでは1000℃,窒素ガス雰囲気)で熱
処理することによりリフローさせた。リフロー後のシリ
コン酸化膜125の表面は、AFMを用いた表面性の評
価で、表面粗さ:Ra値0.3nm以下を示し、非常に
良好な接合が可能な表面性が得られる。
Step d (FIG. 5D) Next, a silicon oxide film 125 made of a BPSG film (boron concentration 4.2 wt%, phosphorus concentration 0.8 wt%) is formed by CVD.
Method is used to deposit 50 nm. The important point is that by including both phosphorus and boron in the silicon oxide film, the melting point of the silicon oxide film is lowered to give the silicon oxide film reflowability, and a precipitate to form the convex portion 126 is formed. It is possible. Further, the silicon oxide film 125 was heat-treated at a temperature equal to or higher than the melting point (here, 1000 ° C., nitrogen gas atmosphere) for reflow. The surface property of the silicon oxide film 125 after the reflow is evaluated by AFM and the surface property is Ra: 0.3 nm or less, and a surface property capable of very good bonding is obtained.

【0031】なお、ここでの熱処理では、熱サイクル全
てをN2雰囲気中で行うことにより、凸部となる析出物
を発生させないようにしている。ここでの熱サイクルを
工夫する(例えば、昇温時のガスを酸素とするなど)こ
とでBPSG膜表面に析出物を発生させることが出来る
が、ここで析出物を発生させると、接合面に析出物が在
る状態となるため後の基板同士の接合が困難となる。こ
こで析出物を発生させる場合は、前もって接合面にシリ
コン酸化膜125が無いようにパターニングを行ってお
くことなどの工夫が必要となる。
In the heat treatment here, the entire heat cycle is performed in an N 2 atmosphere so as to prevent the formation of precipitates which become convex portions. Precipitates can be generated on the surface of the BPSG film by devising the heat cycle here (for example, by using oxygen as a gas at the time of temperature rise). Since there is a precipitate, it becomes difficult to bond the substrates to each other later. In this case, if a precipitate is to be generated, it is necessary to perform some patterning beforehand so that the silicon oxide film 125 does not exist on the bonding surface.

【0032】工程e(図5(E)) (110)を面方位とする厚さ520μmのSi基板1
10にボロンを拡散するのに塗布拡散法を用いた。Si
基板110上にB23を有機溶媒に分散させスピンコー
トして熱処理(1125℃、40分)することによりボ
ロンを拡散し、高濃度ボロン拡散層116を形成する
(なお、拡散方法は本実施例の他にBBr 3を用いた気
相拡散法、イオン注入法、固体拡散法などを用いても良
い)。その後、Si基板表面のB23層をフッ酸により
除去する。B23層の下にシリコンとボロンの化合物層
が形成されており、これを除去する場合は、酸化するこ
とによってフッ酸で除去できるようになる。しかし、こ
のように酸化してフッ酸で化合物層を除去してもボロン
の拡散されたシリコン表面には荒れが生じているので、
後に行う直接接合で接合できない。そこで、CMP研磨
により直接接合可能な表面性(AFMを用いた5μm□
領域の測定にてRa=0.15nm以下)を得た。この
ように良好な表面性がもたらされたSi基板110(高
濃度ボロン拡散層116)を熱酸化することにより良好
な表面性(Ra=0.20nm以下)を有する酸化膜1
14を形成した。ここで、酸化膜114は振動板の保護
絶縁膜として機能することになる。なお、振動板の保護
絶縁膜であるところの酸化膜114は、電極側にも保護
絶縁膜が形成されている場合は、膜厚が薄くなっても良
い(例えば、電極の保護絶縁膜としてシリコン酸化膜が
100nm以上の厚さが形成されている場合、酸化膜1
14は30〜50nm程の厚さがあれば良い)。
Step e (FIG. 5 (E)) 520 μm-thick Si substrate 1 having (110) plane orientation
The coating diffusion method was used to diffuse boron to 10. Si
B on the substrate 1102O3Dispersed in an organic solvent
And heat treatment (1125 ° C, 40 minutes)
The boron is diffused to form the high-concentration boron diffusion layer 116.
(Note that the diffusion method is BBr in addition to this embodiment. 3Qi using
Phase diffusion method, ion implantation method, solid diffusion method, etc. may be used.
I). After that, B on the surface of the Si substrate2O3Layer with hydrofluoric acid
Remove. B2O3Compound layer of silicon and boron under the layer
Has been formed and if it is to be removed, it may be oxidized.
With and can be removed with hydrofluoric acid. But this
Even if the compound layer is oxidized with hydrofluoric acid to remove boron,
Since the diffused silicon surface of is roughened,
It cannot be joined by direct joining performed later. Therefore, CMP polishing
Surface property that can be directly bonded by using (5 μm □ using AFM)
Ra = 0.15 nm or less) was obtained by measuring the area. this
Substrate 110 (high
Good by thermally oxidizing the boron concentration diffusion layer 116)
Oxide film 1 with excellent surface properties (Ra = 0.20 nm or less)
14 was formed. Here, the oxide film 114 protects the diaphragm.
It will function as an insulating film. Note that the diaphragm is protected
The oxide film 114, which is an insulating film, also protects the electrode side.
If an insulating film is formed, it may be possible to reduce the film thickness.
(For example, a silicon oxide film is used as a protective insulating film for the electrodes.
When the thickness of 100 nm or more is formed, the oxide film 1
14 should have a thickness of about 30 to 50 nm).

【0033】工程f(図5(F)) 前記工程a〜工程dで形成した第2の基板120と工程
eで形成した第1の基板110を接合する。各基板を硫
酸過水やアンモニア過水などの基板洗浄法を用いて洗浄
及び乾燥した後、両基板を大気中で重ね合わせたまま減
圧下において押さえつけることでプリボンドを完了し
た。さらに、この後、貼り合わせたウェハを窒素ガス雰
囲気下で、熱処理(950℃、1時間)することにより
両基板を接合する。この時、シリコン酸化膜122表面
に析出物が発生し、この析出物が凸部126となる。本
実施例で得られた析出物は分析の結果、主にボロン及び
リン及び酸素から構成されていた。また、シリコン酸化
膜125を分析した結果、析出物の近辺ではリンが検出
されず、接合部にあたる部分では検出された。このこと
はシリコン酸化膜125中のリンが析出物形成に消費さ
れたことを意味する。
Step f (FIG. 5 (F)) The second substrate 120 formed in the steps a to d and the first substrate 110 formed in the step e are bonded. Pre-bonding was completed by cleaning and drying each substrate using a substrate cleaning method such as sulfuric acid-hydrogen peroxide mixture or ammonia-hydrogen peroxide mixture, and then pressing both substrates under reduced pressure while overlapping them in the atmosphere. Further, thereafter, the bonded wafers are heat-treated (950 ° C., 1 hour) in a nitrogen gas atmosphere to bond the both substrates. At this time, a deposit is generated on the surface of the silicon oxide film 122, and this deposit becomes the convex portion 126. As a result of analysis, the precipitate obtained in this example was mainly composed of boron, phosphorus and oxygen. Moreover, as a result of analyzing the silicon oxide film 125, phosphorus was not detected in the vicinity of the precipitate and was detected in the portion corresponding to the joint. This means that phosphorus in the silicon oxide film 125 has been consumed for forming precipitates.

【0034】本実施例で重要な点の一つとして、両基板
の接合時に同時に凸部126を形成していることがあ
り、これによりプロセスコストを削減出来る点である。
また、他の重要な点の一つとして、工程dで記載のよう
に、シリコン酸化膜125の融点を下げており、比較的
低温(ここでは950℃)で接合信頼性が高い強固な接
合が可能となっている点である。なお、接合時の熱処理
は、 ・析出物を発生させるために十分な温度として900℃
以上が望ましい。 ・また、振動板に高濃度ボロン層を用いた場合、ボロン
の再分布を抑制し、振動板の厚さを高精度に制御し、使
用する炉のチューブなどもSiCなどの耐熱性の良いチ
ューブを用いる必要は無く、プロセスコストを抑えるた
めに1050℃以下が望ましい。
One of the important points in this embodiment is that the convex portion 126 is formed at the same time when the two substrates are joined together, which is a point that the process cost can be reduced.
Further, as another important point, as described in step d, the melting point of the silicon oxide film 125 is lowered, and a strong joint having high joint reliability at a relatively low temperature (here, 950 ° C.) is obtained. This is possible. The heat treatment at the time of joining is: 900 ° C. as a temperature sufficient to generate precipitates
The above is desirable. -When a high-concentration boron layer is used for the diaphragm, the redistribution of boron is suppressed, the thickness of the diaphragm is controlled with high accuracy, and the furnace tube used is a tube with good heat resistance such as SiC. Is not necessary, and 1050 ° C. or lower is desirable to reduce the process cost.

【0035】工程g(図5(G)) つぎに、厚さ520μmの基板110を厚さ100μm
まで研磨によって薄くし、フォトリソグラフィー技術、
ドライエッチング技術によりパターニングされたシリコ
ン窒化膜などをマスクとし、10〜30wt%の水酸化
カリウム水溶液によって温度80〜90℃にて基板11
0に異方性エッチングを行う。エッチングはボロン濃度
が1E20/cm3である深さに達した時エッチングが
ストップ(エッチレートが極端に下がり)し、高濃度ボ
ロンドープシリコン層116から成る振動板111及び
吐出室112が形成される。このように、高濃度ボロン
層を用いたエッチストップ技術を用い、ボロンの再拡散
が起こらないような温度で接合を行うことで、高精度に
厚さが制御された振動板を形成することが出来る。
Step g (FIG. 5 (G)) Next, a substrate 520 having a thickness of 520 μm is formed with a thickness of 100 μm.
Thin by polishing, photolithography technology,
Using the silicon nitride film patterned by the dry etching technique as a mask, the substrate 11 is heated with a 10 to 30 wt% potassium hydroxide aqueous solution at a temperature of 80 to 90 ° C.
0 is anisotropically etched. When the boron concentration reaches a depth of 1E20 / cm 3 , the etching is stopped (the etching rate is extremely reduced), and the vibration plate 111 and the discharge chamber 112 made of the high-concentration boron-doped silicon layer 116 are formed. . As described above, by using the etch stop technology using the high-concentration boron layer and performing the bonding at the temperature at which the re-diffusion of boron does not occur, it is possible to form the diaphragm whose thickness is controlled with high accuracy. I can.

【0036】工程h(図5(H)) 最後に、ノズル131や流体抵抗などを形成したノズル
プレート130を接着剤などで接合することによりイン
クジェットヘッドが完成する。
Step h (FIG. 5 (H)) Finally, the ink jet head is completed by joining the nozzle 131 and the nozzle plate 130 having the fluid resistance formed thereon with an adhesive or the like.

【0037】実施例2 次に、本発明の別の実施例のインクジェットヘッドの製
造方法を、前記図5にもとづき説明する。 (1):工程a〜工程c(図5(A)〜図5(C))
は、実施例1と同様とする。 (2):工程d(図5(D))において、本実施例2に
おいては、BPSG膜からなるシリコン酸化膜125を
CVD法で50nm堆積する。ここでBPSG膜のボロ
ン濃度とリン濃度をパラメータとして数種のBPSG膜
を成膜した。その後は、前述の工程dと同様にして第2
の基板120を製造する。 (3):工程e,f,gにて、実施例1と同様にして第
1の基板110を製造し、第2の基板120と第1の基
板110を接合し、次いで、振動板111及び吐出室1
12を形成した後、微分干渉顕微鏡などを用いて凸部で
ある析出物の数(密度:個/cm2)を調べた。
Embodiment 2 Next, a method of manufacturing an ink jet head according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. (1): Process a to process c (FIGS. 5A to 5C)
Is the same as in the first embodiment. (2): In step d (FIG. 5D), in the second embodiment, the silicon oxide film 125 made of the BPSG film is deposited to a thickness of 50 nm by the CVD method. Here, several kinds of BPSG films were formed using the boron concentration and phosphorus concentration of the BPSG film as parameters. After that, the second step is performed in the same manner as in the step d.
The substrate 120 of is manufactured. (3): In steps e, f, and g, the first substrate 110 is manufactured in the same manner as in Example 1, the second substrate 120 and the first substrate 110 are bonded, and then the diaphragm 111 and Discharge chamber 1
After forming No. 12, the number of precipitates as convex portions (density: pieces / cm 2 ) was examined using a differential interference microscope or the like.

【0038】図6は、実施例2で製造したインクジェッ
トの前記析出物の数(析出物の発生数とボロン濃度及び
リン濃度の関係)を調べた結果を示す図で、図6よりボ
ロン濃度とリン濃度の和が約9wt%以上で10000
個/cm2以上の析出物すなわち凸部126の形成が可
能となる。これは、インクジェットヘッドの微細化に伴
い彫り込み部124の面積が小さくなってもギャップ内
に確実に凸部を複数形成出来ることを意味し、その結
果、安定した振動特性、液滴吐出が可能な高速、高画質
印刷に対応した液滴吐出ヘッドを提供出来る。
FIG. 6 is a graph showing the results of examining the number of the deposits (relationship between the number of deposits and the boron concentration and phosphorus concentration) of the ink jet manufactured in Example 2. From FIG. 6, the boron concentration and the phosphorus concentration are shown. Is about 9 wt% or more and 10,000
It is possible to form the precipitates of the number of pieces / cm 2 or more, that is, the convex portions 126. This means that even if the area of the engraved portion 124 becomes smaller due to the miniaturization of the inkjet head, a plurality of convex portions can be reliably formed in the gap, and as a result, stable vibration characteristics and stable droplet ejection are possible. It is possible to provide a droplet discharge head compatible with high speed and high image quality printing.

【0039】実施例3 次に、本発明の更に別の実施例のインクジェットヘッド
の製造方法を、前記図5にもとづき説明する。 (I):実施例1の工程a〜d(図5(A)〜図5
(E))と同様にして第2の基板120及び第1の基板
110を製造する。 (II):次に、(I)で形成した第2の基板120と第
1の基板110を接合する。各基板を硫酸過水やアンモ
ニア過水などの基板洗浄法を用いて洗浄及び乾燥した
後、両基板を大気中で重ね合わせたまま減圧下において
押さえつけることでプリボンドを完了した。さらに、こ
の後、貼り合わせたウェハを窒素ガス雰囲気下で、熱処
理することにより両基板を接合する(図5(F))。
Embodiment 3 Next, a method of manufacturing an ink jet head according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. (I): Steps a to d of Example 1 (FIGS. 5A to 5)
The second substrate 120 and the first substrate 110 are manufactured in the same manner as in (E). (II): Next, the second substrate 120 and the first substrate 110 formed in (I) are bonded. Pre-bonding was completed by cleaning and drying each substrate using a substrate cleaning method such as sulfuric acid-hydrogen peroxide mixture or ammonia-hydrogen peroxide mixture, and then pressing both substrates under reduced pressure while overlapping them in the atmosphere. After that, the bonded wafers are heat-treated in a nitrogen gas atmosphere to bond the two substrates (FIG. 5F).

【0040】上記熱処理において「950℃で1時間保
持後、10℃/分以下の降温速度で800℃迄徐冷した
サンプル」の析出物(凸部126)の粒径を調べたとこ
ろ、図4に示した粒径Xは0.05〜0.15μm、であ
ったのに対し、「950℃で1時間保持後、900℃迄
降温速度を10℃/分以下で徐冷し、900℃から降温
速度を50℃/分で急冷したサンプル」の析出物の粒径
Xは0.05μm〜0.08μmとサイズが揃っていた。
In the above heat treatment, the particle size of the precipitate (projection 126) of "a sample which was held at 950 ° C. for 1 hour and then gradually cooled to 800 ° C. at a temperature lowering rate of 10 ° C./min or less" was examined. The particle size X shown in was 0.55 to 0.15 μm, while “holding at 950 ° C. for 1 hour, gradually cooling to 900 ° C. at a temperature decrease rate of 10 ° C./min or less, The particle size X of the precipitates of the "sample rapidly cooled at a cooling rate of 50 ° C / min" was uniform in size from 0.05 µm to 0.08 µm.

【0041】なお、粒高さについては、前者のサンプル
が0.05〜0.08μm、後者では0.05μm〜0.0
6μmと粒径Xに比べサンプル間の差は小さかったが後
者の方が揃っていた。これは、高温からの冷却時に析出
物が形成されることを意味し、高温時(ここでは950
℃〜900℃)に形成される粒径に対して低温程(90
0℃〜800℃)粒径は増大すると考えられる。また、
後者において900℃からの降温速度が50℃/分以上
であればほぼ同様の結果が得られる。
Regarding the grain height, the former sample was 0.05 to 0.08 μm, and the latter sample was 0.05 μm to 0.02 μm.
The difference between the samples was 6 μm, which was smaller than the particle size X, but the latter was more uniform. This means that precipitates are formed when cooled from high temperatures, and at high temperatures (here 950
The lower the temperature (90
It is considered that the particle size increases (0 ° C to 800 ° C). Also,
In the latter case, if the rate of temperature decrease from 900 ° C. is 50 ° C./min or more, almost the same result is obtained.

【0042】上述のように、熱処理時の降温速度をコン
トロールすること、特に900℃からの降温速度を大き
く(急冷)することにより大きな析出物の発生を抑制出
来、サイズバラツキが小さい凸部を形成出来る。その結
果、安定した振動特性が得られ安定した液滴吐出が可能
な液滴吐出ヘッドを提供出来る。
As described above, generation of large precipitates can be suppressed by controlling the rate of temperature decrease during heat treatment, in particular by increasing the rate of temperature decrease from 900 ° C. (rapid cooling), forming convex portions with small size variation. I can. As a result, it is possible to provide a droplet discharge head that can obtain stable vibration characteristics and can stably discharge droplets.

【0043】実施例4 以下、本発明に係るインクジェット記録装置についての
実施の形態を図7,図8を参照して説明する。なお、図
7は本発明に係るインクジェットヘッドを搭載した印字
機構部の斜視説明図、図8は図7に示した印字機構部を
搭載したインクジェット記録装置の側面説明図である。
インクジェット記録装置1は、記録装置1、1の内部に
主走査方向に移動可能なキャリッジ、該キャリッジに搭
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2等を収納し、該記録装置1の下方部
には前方側から多数枚の用紙3を積載可能な給紙カセッ
ト(或いは給紙トレイでもよい)4を抜き差し自在に装
着することができ、また、用紙3を手差しで給紙するた
めの手差しトレイ5を開倒することができ、給紙カセッ
ト4或いは手差しトレイ5から給送される用紙3を取り
込み、印字機構部2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6に排紙する。
Embodiment 4 Hereinafter, an embodiment of an ink jet recording apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8. 7. FIG. 7 is a perspective explanatory view of a printing mechanism unit having the inkjet head according to the present invention, and FIG. 8 is a side view explanatory diagram of an inkjet recording apparatus having the printing mechanism unit shown in FIG.
The inkjet recording apparatus 1 is a printing apparatus including a carriage that is movable in the main scanning direction inside the recording apparatuses 1 and 1, a recording head including an inkjet head mounted on the carriage, and an ink cartridge that supplies ink to the recording head. A mechanism 2 and the like can be accommodated, and a paper feeding cassette (or a paper feeding tray) 4 capable of loading a large number of papers 3 can be detachably attached to the lower portion of the recording device 1 from the front side. Further, the manual feed tray 5 for manually feeding the paper 3 can be opened and closed, the paper 3 fed from the paper feed cassette 4 or the manual feed tray 5 is taken in, and the desired image is printed by the printing mechanism unit 2. After recording
The paper is discharged to the paper discharge tray 6 mounted on the rear surface side.

【0044】印字機構部2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11と従ガイ
ドロッド12とでキャリッジ13を主走査方向(図8で
紙面垂直方向)に摺動自在に保持し、このキャリッジ1
3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
インクジェットヘッドからなるヘッド14を複数のイン
ク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク
滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッ
ジ13にはヘッド14に各色のインクを供給するための
各インクカートリッジ15を交換可能に装着している。
The printing mechanism unit 2 slides the carriage 13 in the main scanning direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 8) by the main guide rod 11 and the sub guide rod 12 which are guide members which are horizontally mounted on the left and right side plates (not shown). Hold it at will, this carriage 1
3 is a head 14 formed of an inkjet head that ejects ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk) in a direction that intersects a plurality of ink ejection ports with the main scanning direction. And are mounted so that the ink droplet ejection direction faces downward. Further, each ink cartridge 15 for supplying each color ink to the head 14 is replaceably mounted on the carriage 13.

【0045】インクカートリッジ15は上方に大気と連
通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインク
を供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔
質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェ
ットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持し
ている。
The ink cartridge 15 has an atmosphere port communicating with the atmosphere above, a supply port supplying ink to the ink jet head below, and a porous body filled with ink inside. The ink supplied to the inkjet head is maintained at a slight negative pressure by the capillary force of.

【0046】また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘ
ッド14を用いているが、各色のインク滴を吐出するノ
ズルを有する1個のヘッドでもよい。さらに、ヘッド1
4として用いるインクジェットヘッドは、圧電素子など
の電気機械変換素子で液室壁面を形成する振動板を介し
てインクを加圧するピエゾ型、或いは発熱抵抗体により
気泡を生じさせてインクを加圧するバブル型、若しくは
インク流路壁面を形成する振動板とこれに対向する電極
との間の静電力で振動板を変位させてインクを加圧する
静電型などを使用することができるが、本実施形態では
静電型インクジェットヘッドを用いている。
Although the heads 14 of the respective colors are used as the recording heads in the present embodiment, a single head having nozzles for ejecting ink droplets of the respective colors may be used. Furthermore, head 1
The ink jet head used as No. 4 is a piezo type that presses ink through a vibration plate that forms a wall surface of a liquid chamber with an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element, or a bubble type that presses ink by generating bubbles by a heating resistor. Alternatively, it is possible to use an electrostatic type or the like in which the diaphragm is displaced by the electrostatic force between the diaphragm forming the wall surface of the ink flow path and the electrode facing the diaphragm to press the ink. An electrostatic inkjet head is used.

【0047】ここで、キャリッジ13は後方側(用紙搬
送方向下流側)を主ガイドロッド11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1
2に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ
13を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ1
7で回転駆動される駆動プーリ18と従動プーリ19と
の間にタイミングベルト20を張装し、このタイミング
ベルト20をキャリッジ13に固定しており、主走査モ
ーター17の正逆回転によりキャリッジ13が往復駆動
される。
Here, the carriage 13 is slidably fitted to the main guide rod 11 on the rear side (downstream side in the sheet conveying direction), and the front side (upstream side on the sheet conveying direction) in the sub guide rod 1.
2 is slidably mounted. Then, since the carriage 13 is moved and scanned in the main scanning direction, the main scanning motor 1
A timing belt 20 is stretched between a drive pulley 18 and a driven pulley 19 which are rotatably driven by 7, and the timing belt 20 is fixed to the carriage 13. It is driven back and forth.

【0048】一方、給紙カセット4にセットした用紙3
をヘッド14の下方側に搬送するために、給紙カセット
4から用紙3を分離給装する給紙ローラ21及びフリク
ションパッド22と、用紙3を案内するガイド部材23
と、給紙された用紙3を反転させて搬送する搬送ローラ
24と、この搬送ローラ24の周面に押し付けられる搬
送コロ25及び搬送ローラ24からの用紙3の送り出し
角度を規定する先端コロ26とを設けている。搬送ロー
ラ24は副走査モータ27によってギヤ列を介して回転
駆動される。
On the other hand, the paper 3 set in the paper feed cassette 4
For feeding the paper 3 to the lower side of the head 14, a paper feed roller 21 and a friction pad 22 for separating and feeding the paper 3 from the paper feed cassette 4, and a guide member 23 for guiding the paper 3.
A transport roller 24 that reverses and transports the fed paper 3, a transport roller 25 that is pressed against the peripheral surface of the transport roller 24, and a tip roller 26 that defines the feed angle of the paper 3 from the transport roller 24. Is provided. The transport roller 24 is rotationally driven by the sub-scanning motor 27 via a gear train.

【0049】そして、キャリッジ13の主走査方向の移
動範囲に対応して搬送ローラ24から送り出された用紙
3を記録ヘッド14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29を設けている。この印写受け部
材29の用紙搬送方向下流側には、用紙3を排紙方向へ
送り出すために回転駆動される搬送コロ31、拍車32
を設け、さらに用紙3を排紙トレイ6に送り出す排紙ロ
ーラ33及び拍車34と、排紙経路を形成するガイド部
材35,36とを配設している。
A print receiving member 29, which is a paper guide member for guiding the paper 3 sent out from the carrying roller 24 below the recording head 14 in correspondence with the range of movement of the carriage 13 in the main scanning direction, is provided. There is. A conveying roller 31 and a spur 32, which are rotationally driven to send out the sheet 3 in the sheet discharging direction, are provided on the downstream side of the printing receiving member 29 in the sheet conveying direction.
Further, a paper discharge roller 33 and a spur 34 for sending the paper 3 to the paper discharge tray 6 and guide members 35 and 36 forming a paper discharge path are provided.

【0050】記録時には、キャリッジ13を移動させな
がら画像信号に応じて記録ヘッド14を駆動することに
より、停止している用紙3にインクを吐出して1行分を
記録し、用紙3を所定量搬送後次の行の記録を行う。記
録終了信号または、用紙3の後端が記録領域に到達した
信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙3を
排紙する。
At the time of recording, the recording head 14 is driven according to an image signal while moving the carriage 13 to eject ink onto the stopped paper 3 to record one line, and the paper 3 is moved by a predetermined amount. After transportation, the next line is recorded. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the sheet 3 has reached the recording area, the recording operation is terminated and the sheet 3 is ejected.

【0051】また、キャリッジ13の移動方向右端側の
記録領域を外れた位置には、ヘッド14の吐出不良を回
復するための回復装置37を配置している。回復装置は
キャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有してい
る。キャリッジ13は印字待機中にはこの回復装置37
側に移動されてキャッピング手段でヘッド14をキャッ
ピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりイン
ク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中など
に記録と関係しないインクを吐出することにより、全て
の吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を
維持する。
A recovery device 37 for recovering the ejection failure of the head 14 is arranged at a position outside the recording area on the right end side of the carriage 13 in the moving direction. The recovery device has a cap means, a suction means, and a cleaning means. The carriage 13 is provided with the recovery device 37 while waiting for printing.
The head 14 is moved to the side and the head 14 is capped by the capping means, and the ejection port portion is kept in a wet state to prevent ejection failure due to ink drying. Further, by ejecting ink that is not related to recording during recording or the like, the ink viscosity of all the ejection ports is made constant, and stable ejection performance is maintained.

【0052】吐出不良が発生した場合等には、キャッピ
ング手段でヘッド14の吐出口を密封し、チューブを通
して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い
出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニン
グ手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸
引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜
(不図示)に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体
に吸収保持される。
When ejection failure occurs, the ejection port of the head 14 is sealed by the capping means, and the bubbles and the like are sucked out from the ejection port through the tube and the ink is ejected from the ejection port. Is removed by the cleaning means and the ejection failure is recovered. Further, the sucked ink is discharged to a waste ink reservoir (not shown) installed in the lower portion of the main body, and is absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明は、液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、この振動板に対向する電極とを備え、前
記振動板を静電気力で変位変形させて、前記ノズルから
液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板
を設ける第1基板及び前記電極を設ける第2基板が接合
された積層構造であり、前記振動板の前記電極に対向す
る面及び/或いは前記電極の前記振動板に対向する面に
はホウ素或いは燐とホウ素の両方を含む絶縁膜が形成さ
れており、かつ前記絶縁膜の表面に前記絶縁膜を構成す
る元素の一部或いは全てから成る凸部が複数形成されて
いることにより、駆動時の接触帯電を凸部により低減
し、ホウ素或いは/燐とホウ素の両方を含む絶縁膜を用
いているので、前記絶縁膜の加熱条件や前記絶縁膜中の
燐やホウ素の濃度を調整するだけで凸部のサイズや数
(密度)を制御出来、その結果、安定した振動特性が得
られ安定した液滴吐出が可能な液滴吐出ヘッドを提供出
来る。
The present invention is provided with a nozzle for discharging liquid droplets, a discharge chamber communicating with the nozzle, a diaphragm forming a wall surface of the discharge chamber, and an electrode facing the diaphragm. In a droplet discharge head that displaces and deforms a diaphragm by electrostatic force to discharge droplets from the nozzle, a first substrate provided with the diaphragm and a second substrate provided with the electrode have a laminated structure, An insulating film containing boron or both phosphorus and boron is formed on the surface of the vibration plate facing the electrode and / or the surface of the electrode facing the vibration plate, and the surface of the insulating film is By forming a plurality of convex portions formed of a part or all of the elements forming the insulating film, contact charging during driving is reduced by the convex portions, and an insulating film containing boron or / both phosphorus and boron is used. Because the above The size and number (density) of the convex portions can be controlled simply by adjusting the heating conditions of the edge film and the concentration of phosphorus and boron in the insulating film, and as a result, stable vibration characteristics can be obtained and stable droplet ejection can be achieved. It is possible to provide a possible droplet discharge head.

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

【図1】 本発明による液滴吐出ヘッドの一実施形態を
示す要部分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of essential parts showing an embodiment of a droplet discharge head according to the present invention.

【図2】 組立てられた液滴吐出ヘッドの要部概略断面
構成図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional configuration diagram of a main part of the assembled droplet discharge head.

【図3】 ノズルプレートを取り除いた場合の上面図で
ある。
FIG. 3 is a top view when a nozzle plate is removed.

【図4】 絶縁膜(シリコン酸化膜)表面の拡大図であ
る。
FIG. 4 is an enlarged view of a surface of an insulating film (silicon oxide film).

【図5】 本発明によるインクジェットヘッドの製造方
法を説明するための工程図である。
FIG. 5 is a process chart for explaining a method of manufacturing an inkjet head according to the present invention.

【図6】 製造したインクジェットの析出物を調べた図
である。
FIG. 6 is a diagram in which the produced inkjet deposits are examined.

【図7】 本発明に係るインクジェットヘッドを搭載し
た印字機構部の斜視説明図である。
FIG. 7 is a perspective explanatory view of a printing mechanism unit equipped with an inkjet head according to the present invention.

【図8】 図7に示した印字機構部を搭載したインクジ
ェット記録装置の側面説明図である。
8 is a side view of an ink jet recording apparatus equipped with the printing mechanism section shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…記録装置、2…印字機構部、3…用紙、4…給紙カ
セット、5…手差しトレイ、6…排紙トレイ、11…主
ガイドロッド、12…従ガイドロッド、13…キャリッ
ジ、14…記録ヘッド、15…インクカートリッジ、1
7…主走査モータ、18…駆動プーリ、19…従動プー
リ、20…タイミングベルト、21…給紙ローラ、22
…フリクションパッド、23…ガイド部材、24…搬送
ローラ、25…搬送コロ、26…先端コロ、27…副走
査モータ、29…印写受け部材、31…搬送コロ、32
…拍車、33…排紙ローラ、34…拍車、35,36…
ガイド部材、37…回復装置、100…液滴吐出ヘッ
ド、110…シリコン基板、111…振動板、112…
吐出室、113…共通インク室、114…絶縁層、11
5…共通電極、116…高濃度ボロン拡散層、120…
電極シリコン基板、121…個別電極、121a…ポリ
シリコン膜、121b…タングステンシリサイド膜、1
22…熱酸化膜、123…絶縁膜、124…凹部、12
5…シリコン酸化膜層、126…凸部、127…インク
供給口、130…ノズルプレート、131…ノズル、1
32…流体抵抗、140…ドライバ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Recording device, 2 ... Printing mechanism part, 3 ... Paper, 4 ... Paper feed cassette, 5 ... Manual feed tray, 6 ... Paper ejection tray, 11 ... Main guide rod, 12 ... Slave guide rod, 13 ... Carriage, 14 ... Recording head, 15 ... Ink cartridge, 1
7 ... Main scanning motor, 18 ... Driving pulley, 19 ... Followed pulley, 20 ... Timing belt, 21 ... Paper feeding roller, 22
... Friction pad, 23 ... Guide member, 24 ... Conveying roller, 25 ... Conveying roller, 26 ... Tip roller, 27 ... Sub scanning motor, 29 ... Printing receiving member, 31 ... Conveying roller, 32
... spur, 33 ... ejection roller, 34 ... spur, 35, 36 ...
Guide member, 37 ... Recovery device, 100 ... Droplet ejection head, 110 ... Silicon substrate, 111 ... Vibration plate, 112 ...
Discharge chamber, 113 ... Common ink chamber, 114 ... Insulating layer, 11
5 ... Common electrode, 116 ... High concentration boron diffusion layer, 120 ...
Electrode silicon substrate, 121 ... Individual electrode, 121a ... Polysilicon film, 121b ... Tungsten silicide film, 1
22 ... Thermal oxide film, 123 ... Insulating film, 124 ... Recessed part, 12
5 ... Silicon oxide film layer, 126 ... Convex portion, 127 ... Ink supply port, 130 ... Nozzle plate, 131 ... Nozzle, 1
32 ... Fluid resistance, 140 ... Driver.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液滴を吐出するノズルと、該ノズルが連
通する吐出室と、該吐出室の壁面を形成する振動板と、
該振動板に対向する電極とを備え、前記振動板を静電気
力で変位変形させて、前記ノズルから液滴を吐出させる
液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板を有する第1基板
と前記電極を有する第2基板とが接合された積層構造で
あり、前記振動板の前記電極に対向する面及び/或いは
前記電極の前記振動板に対向する面にホウ素或いは燐と
ホウ素の両方を含む絶縁膜が形成されており、かつ、前
記絶縁膜の表面に該絶縁膜を構成する元素の一部或いは
全てから成る凸部が複数形成されていることを特徴とす
る液滴吐出ヘッド。
1. A nozzle for discharging droplets, a discharge chamber in which the nozzle communicates, and a vibrating plate forming a wall surface of the discharge chamber.
A droplet discharge head, comprising: an electrode facing the vibrating plate, wherein the vibrating plate is displaced and deformed by electrostatic force to eject droplets from the nozzle, the first substrate having the vibrating plate, and the electrode. A laminated structure in which a second substrate is joined, and an insulating film containing boron or both phosphorus and boron is formed on a surface of the diaphragm facing the electrode and / or a surface of the electrode facing the diaphragm. The droplet discharge head is characterized in that a plurality of convex portions are formed on the surface of the insulating film, the convex parts being formed of a part or all of the elements forming the insulating film.
【請求項2】 前記振動板を有する第1基板と前記電極
を有する第2基板のいずれもがシリコン基板からなり、
両基板が燐とホウ素の両方を含むシリコン酸化膜を用い
て接合されていることを特徴とする請求項1記載の液滴
吐出ヘッド。
2. The first substrate having the diaphragm and the second substrate having the electrodes are both silicon substrates.
The droplet discharge head according to claim 1, wherein both substrates are bonded together by using a silicon oxide film containing both phosphorus and boron.
【請求項3】 前記凸部が前記第1基板と前記第2基板
の接合工程と同時に形成されたことを特徴とする請求項
1又は2記載の液滴吐出ヘッド。
3. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the convex portion is formed at the same time as the step of joining the first substrate and the second substrate.
【請求項4】 前記絶縁膜の燐濃度とホウ素濃度の和が
9wt%以上であることを特徴とする請求項1乃至3の
いずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
4. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the sum of the phosphorus concentration and the boron concentration of the insulating film is 9 wt% or more.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドの製造方法において、前記第1基板と前記第
2基板を重ね合わせ900℃〜1050℃の熱処理によ
り接合することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方
法。
5. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, wherein the first substrate and the second substrate are superposed and bonded by heat treatment at 900 ° C. to 1050 ° C. And a method for manufacturing a droplet discharge head.
【請求項6】 前記熱処理において、950℃以上で保
持後、900℃迄の降温速度が10℃/分以下であり、
少なくとも900℃から800℃迄の降温速度が50℃
/分以上であることを特徴とする請求項5記載の液滴吐
出ヘッドの製造方法。
6. In the heat treatment, the temperature lowering rate up to 900 ° C. after holding at 950 ° C. or higher is 10 ° C./minute or less,
Temperature decrease rate from at least 900 ℃ to 800 ℃ is 50 ℃
6. The method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 5, wherein the ratio is not less than 1 / minute.
【請求項7】 インクジェットプリンタヘッドを搭載し
たインクジェット記録装置において、前記インクジェッ
トプリンタヘッドが請求項1乃至4のいずれかに記載の
液滴吐出ヘッドであることを特徴とするインクジェット
記録装置。
7. An ink jet recording apparatus equipped with an ink jet printer head, wherein the ink jet printer head is the droplet discharge head according to any one of claims 1 to 4.
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