JP2003094650A - Ink-jet head - Google Patents

Ink-jet head

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JP2003094650A
JP2003094650A JP2001288857A JP2001288857A JP2003094650A JP 2003094650 A JP2003094650 A JP 2003094650A JP 2001288857 A JP2001288857 A JP 2001288857A JP 2001288857 A JP2001288857 A JP 2001288857A JP 2003094650 A JP2003094650 A JP 2003094650A
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JP
Japan
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electrode
substrate
impurity
individual
silicon
Prior art date
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JP2001288857A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Shimizu
明 清水
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14411Groove in the nozzle plate

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a finished accuracy of a gap length by making an individual electrode basically constituted of a diffusion electrode. SOLUTION: A diaphragm 21 constitutes a part of a liquid chamber 25 communicating with a nozzle 32 discharging recording liquid, and an electrode supporting substrate 11 facing the individual electrode 13 is arranged via a gap G with respect to the diaphragm 21. Recording is made on a recording medium by deforming the diaphragm 21 with electrostatic power, pressurising the recording liquid in the liquid chamber 25, and allowing the nozzle to discharge the liquid. The main material of the electrode supporting substrate 11 and the diaphragm 21 is single crystal silicon, and the individual electrode 13 is formed by PN junction isolation with respect to the electrode supporting substrate 11, by doping and diffusing a first impurity in the silicon of the electrode supporting substrate 11 and a second impurity in the individual electrode 13.

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、インクジェット、
より詳細には、静電力を利用したインクジェット記録ヘ
ッドのヘッド構成に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
More specifically, the present invention relates to a head configuration of an inkjet recording head that utilizes electrostatic force.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は、従来の静電型インクジェットヘ
ッドの一例を説明するための要部断面図(個別ビット主
要部の長手方向断面図)で、図中、100は電極基板、
200は液室基板(振動板基板)、300はノズル基板
で、電極基板100は、電極支持基板111、個別電極
112、絶縁保護膜113、ギャップ形成部材114、
電極パッド115、インク供給流路116等から成り、
液室基板200は、前記インク供給路116に連通した
共通液室221、該共通液室221に連通しているイン
ク液室222、振動板223、これら共通液室221、
インク液室222等を形成する隔壁224等から成り、
ノズル基板300は、インク吐出穴(ノズル)332、
共通液室221とインク液室222とを連通する流体抵
抗流路333等を有するノズル板331から成り、個別
電極112(厳密には絶縁保護膜113)と振動板22
3とは、ギャップ形成部材114により、ギャップGを
介して対向配設されている。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part (longitudinal cross-sectional view of a main part of an individual bit) for explaining an example of a conventional electrostatic ink jet head, in which 100 is an electrode substrate.
Reference numeral 200 is a liquid chamber substrate (vibration plate substrate), 300 is a nozzle substrate, and the electrode substrate 100 is an electrode support substrate 111, individual electrodes 112, an insulating protective film 113, a gap forming member 114,
Consists of an electrode pad 115, an ink supply channel 116, etc.,
The liquid chamber substrate 200 includes a common liquid chamber 221, which communicates with the ink supply path 116, an ink liquid chamber 222 which communicates with the common liquid chamber 221, a vibrating plate 223, and the common liquid chamber 221.
The partition 224 and the like that form the ink liquid chamber 222 and the like,
The nozzle substrate 300 includes an ink ejection hole (nozzle) 332,
The nozzle plate 331 has a fluid resistance flow path 333 that connects the common liquid chamber 221 and the ink liquid chamber 222, and the individual electrode 112 (strictly speaking, the insulating protective film 113) and the vibration plate 22.
3 is provided to be opposed to each other via a gap G by a gap forming member 114.

【0003】上述のごとき静電型インクジェットヘッド
は、周知のように、個別電極と振動板の間に静電圧を印
加して、両者間に働く静電力にて振動板223を個別電
極112側に吸引し、次いで、印加電圧をOFFするこ
とにより、振動板223を、その弾性力により復帰さ
せ、インク液室222内のインクを加圧し、ノズル33
2より吐出させるものである。
As is well known, in the electrostatic ink jet head as described above, a static voltage is applied between the individual electrode and the vibrating plate, and the vibrating plate 223 is attracted to the individual electrode 112 side by the electrostatic force acting between them. Then, by turning off the applied voltage, the vibrating plate 223 is returned by its elastic force, the ink in the ink liquid chamber 222 is pressurized, and the nozzle 33
2 is discharged.

【0004】上述のごとき静電型インクジェットヘッド
に関連して、特開平11−277741号公報では、シ
リコン振動板へ不純物を導入することが提案され、振動
板側へP型不純物原子(ボロン原子)を高密度に混入す
る利点を利用すると共に、不純物を混入したことによる
欠点である振動板の残留応力及び結晶欠陥の発生を不純
物混入領域を規定することで抑制防止するようにしてい
る。構造的には単結晶シリコンへ不純物を導入し電極と
して利用している。
In connection with the electrostatic ink jet head as described above, Japanese Patent Laid-Open No. 11-277741 proposes to introduce impurities into a silicon diaphragm, and a P-type impurity atom (boron atom) is introduced to the diaphragm side. In addition to utilizing the advantage of mixing the impurities in a high density, the residual stress of the diaphragm and the generation of crystal defects, which are the defects caused by mixing the impurities, are suppressed and prevented by defining the impurity mixed region. Structurally, impurities are introduced into single crystal silicon and used as electrodes.

【0005】特開2000−52544号公報では、電
極基板側のシリコン基板に一般的半導体デバイス製造技
術で駆動能動素子を製作し、容易かつ安価にインクジェ
ットヘッドを製作している。個別電極をシリコン基板上
の拡散層で構成している。
In Japanese Patent Laid-Open No. 2000-52544, a drive active element is manufactured on a silicon substrate on the electrode substrate side by a general semiconductor device manufacturing technique, and an ink jet head is manufactured easily and inexpensively. The individual electrode is composed of a diffusion layer on a silicon substrate.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前記特開平11−27
7741号公報では、シリコン単結晶の振動板への一部
領域へ、不純物(P型)を導入して拡散するようにして
いるが、振動板側へ個別電極を形成するわけではなく、
あくまで共通電極となる振動板の形成に関連している。
個別電極は従来通り電極材料、保護膜を成膜、パターニ
ングしており、ギャップ長の仕上がり精度はこれらの膜
厚精度の合計で決まるため精度の向上が難しい。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
In Japanese Patent No. 7741, an impurity (P-type) is introduced and diffused into a partial region of a diaphragm of silicon single crystal, but the individual electrode is not formed on the diaphragm side.
It is only related to the formation of the diaphragm that serves as the common electrode.
As for the individual electrodes, the electrode material and the protective film are formed and patterned as usual, and the precision of the gap length is difficult to improve because the precision of the finish is determined by the total precision of these film thicknesses.

【0007】前記特開2000−52544号公報で
は、シリコン支持基板上の拡散層を対向電極とするイン
クジェットヘッドが前提となっており、個別電極はPN
接合で分離されているが個別電極のPN接合面積は大き
く、個別電極と支持基板間、または個別電極間にリーク
電流が流れることが予想される。
In the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 2000-52544, an ink jet head using a diffusion layer on a silicon supporting substrate as a counter electrode is premised, and the individual electrode is PN.
Although separated by the junction, the PN junction area of the individual electrode is large, and it is expected that a leak current will flow between the individual electrode and the supporting substrate or between the individual electrodes.

【0008】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたもので、本発明の一つ目の目的は、静電型アクチュ
エータにおいて、個別電極に拡散電極を適用すること
で、ギャップ長の仕上がり精度を上げること、これと関
連して、一般的半導体デバイス製造技術を使って個別電
極を単結晶シリコンへ不純物拡散により形成すること
で、工程数の低減、製造コストを低減することを可能に
することである。
The present invention has been made in view of the above situation, and a first object of the present invention is to apply a diffusion electrode to an individual electrode in an electrostatic actuator to finish the gap length. It is possible to reduce the number of processes and manufacturing costs by improving the precision and, in connection with this, forming individual electrodes by impurity diffusion into single crystal silicon using general semiconductor device manufacturing technology. That is.

【0009】本発明の二つ目の目的は、単結晶シリコン
へ不純物拡散して電極を形成したときに面積が大きいと
リーク電流がながれ安定した動作ができなくなるので、
このリーク電流を小さくし低消費電流となるヘッドを製
造することであり、加えて、駆動電圧が高いときPN接
合の空乏層の電界集中によるブレイクダウンを防ぎ安定
駆動可能な静電方式のインクジェットヘッドを提供する
ことである。
A second object of the present invention is that when an electrode is formed by diffusing impurities into single crystal silicon, if the area is large, a leak current will flow and stable operation will not be possible.
This is to manufacture a head that reduces this leakage current and has low current consumption. In addition, when the driving voltage is high, the breakdown due to the electric field concentration of the depletion layer of the PN junction is prevented and the inkjet head of the electrostatic system can be stably driven. Is to provide.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、記録
液を吐出するノズルに連通する液室の一部を構成する振
動板と、該振動板に対してギャップを介して個別電極が
対向配置された電極支持基板とを有し、前記振動板と個
別電極との間に静電圧を印加して該振動板を静電力によ
り変形させて前記液室内の記録液を加圧して前記ノズル
から吐出させるインクジェット記録ヘッドにおいて、前
記電極支持基板と振動板の主たる材料が単結晶シリコン
であり、前記電極支持基板であるベースシリコンに第1
の不純物を、前記個別電極に第2の不純物をドープして
拡散させて、前記個別電極が前記ベースシリコンに対し
てPN接合分離で形成されていることを特徴としたもの
である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a vibrating plate forming a part of a liquid chamber communicating with a nozzle for ejecting a recording liquid, and an individual electrode via a gap with respect to the vibrating plate. An electrode supporting substrate arranged to face each other, and a static voltage is applied between the vibrating plate and the individual electrode to deform the vibrating plate by an electrostatic force to pressurize the recording liquid in the liquid chamber to press the nozzle. In an ink jet recording head ejected from a substrate, the main material of the electrode supporting substrate and the vibrating plate is single crystal silicon, and the base silicon that is the electrode supporting substrate has a first material.
The second electrode is doped with a second impurity so as to diffuse the impurity, and the individual electrode is formed by PN junction separation with respect to the base silicon.

【0011】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、前記個別電極側からのPN構成がP+領域/P−領
域/N電極支持基板あるいはN+領域/N−領域/P電
極支持基板の順になっており、P+型あるいはN+型の
シリコンへ個別電極が接続されていることを特徴とした
ものである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the PN structure from the individual electrode side is a P + region / P- region / N electrode supporting substrate or an N + region / N- region / P electrode supporting substrate. The feature is that the individual electrodes are connected to P + type or N + type silicon in this order.

【0012】請求項3の発明は、請求項2の発明におい
て、前記個別電極への不純物濃度プロファイルの第2不
純物が濃い領域と薄い領域の終端の距離が1.5μm以
上離れていることを特徴としたものである。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the distance between the end of the region where the second impurity is high and the end of the thin region of the impurity concentration profile of the individual electrode is 1.5 μm or more. It is what

【0013】請求項4の発明は、請求項1又は2の発明
において、前記個別電極の第2不純物のシリコン表面の
終端周領域がシリコン酸化膜下にあることを特徴とした
ものである。
According to a fourth aspect of the invention, in the first or second aspect of the invention, the termination peripheral region of the silicon surface of the second impurity of the individual electrode is under the silicon oxide film.

【0014】請求項5の発明は、請求項1の発明におい
て、前記個別電極の周囲にガードリングを有することを
特徴としたものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, a guard ring is provided around the individual electrode.

【0015】請求項6の発明は、請求項5のの発明にお
いて、前記ガードリングの不純物が個別電極の不純物と
同型で形成されていることを特徴としたものである。
The invention of claim 6 is the invention of claim 5 characterized in that the impurities of the guard ring are formed in the same type as the impurities of the individual electrodes.

【0016】請求項7の発明は、一方の側に記録液を吐
出するノズルに連通する液室を有し、他方の側に個別電
極を有する振動板と、該振動板に対してギャップを介し
て対向配置された共通電極基板とを有し、前記振動板上
の個別電極と共通電極基板上の共通電極との間に静電圧
を印加して前記振動板を静電力により変形させて前記液
室内の記録液を加圧して前記ノズルから吐出させるイン
クジェット記録ヘッドにおいて、前記共通電極基板と振
動板基板の主たる材料が単結晶シリコンであり、前記振
動板基板であるベースシリコンに第1の不純物を、前記
個別電極に第2の不純物をドープして拡散させて、前記
個別電極が前記ベースシリコンに対してPN接合分離で
形成されていることを特徴としたものである。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a vibrating plate having a liquid chamber communicating with a nozzle for ejecting the recording liquid on one side and an individual electrode on the other side, and a gap with respect to the vibrating plate. And a common electrode substrate disposed opposite to each other, a static voltage is applied between the individual electrodes on the vibrating plate and the common electrode on the common electrode substrate to deform the vibrating plate by electrostatic force, and In an inkjet recording head that pressurizes a recording liquid in a chamber and ejects it from the nozzle, a main material of the common electrode substrate and the diaphragm substrate is single crystal silicon, and a first impurity is added to the base silicon that is the diaphragm substrate. The individual electrode is doped with a second impurity and diffused so that the individual electrode is formed by PN junction separation with respect to the base silicon.

【0017】請求項8の発明は、請求項7の発明におい
て、振動板基板にSOI(silicon on in
sulator)が使用されていることを特徴としたも
のである。
According to an eighth aspect of the invention, in the invention of the seventh aspect, an SOI (silicon on in) is provided on the diaphragm substrate.
It is characterized by the use of a sulator.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】本発明は、前述のごとき静電型イ
ンクジェットヘッドにおいて、個別電極の基本構成を拡
散電極にすることで、ギャップ長の仕上がり精度を向上
させること、更に、実績がありかつ信頼性のある一般的
な半導体設備・プロセスを活用することができ、製造工
程数が少ない拡散電極構成を提供することで、コストの
低減、工期の短縮を図ることであり、更には、拡散電極
ではPN接合面積に比例してリーク電流が流れることに
より駆動特性が不安定になるので、その基本構成にリー
ク電流を低減する構成を付加することである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention, in the electrostatic ink jet head as described above, improves the finishing accuracy of the gap length by making the basic structure of the individual electrode a diffusion electrode. By providing a diffusion electrode structure that can utilize general reliable semiconductor equipment and processes and has a small number of manufacturing steps, it is possible to reduce costs and shorten the construction period. Since the drive characteristics become unstable due to the leak current flowing in proportion to the PN junction area, a structure for reducing the leak current is added to the basic structure.

【0019】(実施例1)図1は、本発明によるインク
ジェットヘッドの第一の実施例を説明するための要部断
面図で、図1(A)はアクチュエータ部分のビット短手
方向断面図、図1(B)は長手方向断面図で、図中、1
0は電極基板、20は振動板(液室)基板、30はノズ
ル基板で、電極基板10は、電極支持基板11、シリコ
ン酸化膜12、個別電極13、電極保護膜14、ギャッ
プスペーサ15、電極パッド16等から成り、振動板基
板20は、振動板21、絶縁膜22、隔壁23、共通液
室24、インク液室(加圧室)25等から成り、ノズル
基板30は、ノズル板31、ノズル32、流体抵抗路3
3等から構成される。振動板21と個別電極13(正確
には保護膜14)の間には微少なギャップGが形成され
ていて、振動板21と個別電極13間に電圧を加える
と、静電力により振動板21が対向電極13側に変位
し、その後電圧を0に戻したときに、変位している振動
板13がその弾性力によって元の位置に戻ろうとする力
によりインク液室25内のインクを加圧してノズル32
よりインクを噴射させるものである。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view of an essential part for explaining a first embodiment of an ink jet head according to the present invention. FIG. 1 (A) is a sectional view in the bit lateral direction of an actuator portion, FIG. 1B is a longitudinal sectional view, in which 1
Reference numeral 0 is an electrode substrate, 20 is a vibrating plate (liquid chamber) substrate, 30 is a nozzle substrate, and the electrode substrate 10 is an electrode supporting substrate 11, a silicon oxide film 12, an individual electrode 13, an electrode protective film 14, a gap spacer 15, an electrode. The vibrating plate substrate 20 includes a vibrating plate 21, an insulating film 22, a partition wall 23, a common liquid chamber 24, an ink liquid chamber (pressurizing chamber) 25, and the like. The nozzle substrate 30 includes a nozzle plate 31 and a nozzle plate 31. Nozzle 32, fluid resistance path 3
It is composed of 3 etc. A minute gap G is formed between the diaphragm 21 and the individual electrode 13 (correctly, the protective film 14), and when a voltage is applied between the diaphragm 21 and the individual electrode 13, the diaphragm 21 is caused by electrostatic force. When the displacement diaphragm 13 is displaced to the side of the counter electrode 13 and then the voltage is returned to 0, the displaced diaphragm 13 presses the ink in the ink liquid chamber 25 with the force to return to the original position due to its elastic force. Nozzle 32
More ink is ejected.

【0020】個別電極13上の保護膜14は、振動板2
1と個別電極13の短絡を防ぐものであり、同機能の絶
縁膜を振動板側に形成してもよい。なお、この絶縁膜
は、振動板と個別電極が接触しないような駆動方式で動
作させる場合には省略することも可能である。また、本
実施例のギャップ形状はあくまで一例であり、目的に応
じて他のギャップ形状にすることも可能である。インク
吐出力を所望のものにするためには、関係するパラメー
タ(ギャップ長、振動板の厚、振動板の材質、振動板の
短辺長、流体抵抗、保護膜の膜厚/材料等)の最適設計
を行い、達成する。
The protective film 14 on the individual electrode 13 is the diaphragm 2
A short circuit between 1 and the individual electrode 13 is prevented, and an insulating film having the same function may be formed on the diaphragm side. It should be noted that this insulating film can be omitted if the diaphragm is operated by a driving method such that the individual electrodes do not come into contact with each other. Further, the gap shape of this embodiment is merely an example, and other gap shapes can be used depending on the purpose. In order to obtain the desired ink ejection force, the parameters (gap length, diaphragm thickness, diaphragm material, diaphragm short side length, fluid resistance, protective film thickness / material, etc.) Perform and achieve optimal design.

【0021】本発明は、個別電極をシリコン単結晶へ不
純物をドープ、拡散して形成するものであり、更に、本
発明の個別電極は、拡散電極を基本構成として二重拡散
構成、ガードリング構成を付加するものである。
The present invention forms an individual electrode by doping an impurity into a silicon single crystal and diffusing it, and further, the individual electrode of the present invention has a double diffusion structure and a guard ring structure with the diffusion electrode as a basic structure. Is added.

【0022】本発明の例では、ノズルを一平板上にレイ
アウトしてノズル板を形成しておき、それぞれの基板
(電極基板、振動板基板、ノズル基板)を貼り合わせた
後ヘッドサイズに切り出して、裏面側にFPCを圧着し
て外部接続をして、インクジェットヘッドを完成する。
In the example of the present invention, the nozzles are laid out on one flat plate to form a nozzle plate, and the respective substrates (electrode substrate, diaphragm substrate, nozzle substrate) are bonded together, and then cut out into a head size. Then, the FPC is pressure-bonded to the back surface side and externally connected to complete the ink jet head.

【0023】図2,図3は、本発明によるインクジェッ
トヘッドの製造プロセスの一実施例を説明するための概
略図で、例えば、<100>方位面のシリコンにボロン
(第1不純物)を0.01〜0.1Ωcm含ませた電極支
持基板11(図2(A))を準備し、全体を熱酸化ウェ
ット法でシリコン酸化膜15を0.5μm成長させる。
その後、インク噴射液室とインク供給路の所望の電極パ
ターン形成エリアに対応したレジストパターンを形成
し、シリコン酸化膜のエッチャント(フッ酸)を用いて
ウェットエッチを行い、エッチング後、レジストを除去
する(図2(B))。次いで、第2の不純物(例えばリ
ン等)を高エネルギ−イオン注入でシリコン酸化膜をマ
スクとして打ちこみ、拡散炉で不純物の拡散を行う。こ
こでは固体拡散、または第2の不純物(例えばリン等)
を含んだシリケートガラスを溶剤と混合して電極支持基
板11へ塗布してプリベークし、拡散炉で不純物の拡散
して同様の選択エリアへ第2の不純物の導入を実施して
も良い。拡散条件は1000℃で2時間程度である(図
2(C))。
FIGS. 2 and 3 are schematic views for explaining one embodiment of the manufacturing process of the ink jet head according to the present invention. For example, boron (first impurity) is added to silicon in the <100> orientation plane to a level of 0.1. An electrode supporting substrate 11 (FIG. 2 (A)) containing 0.1 to 0.1 Ωcm is prepared, and a silicon oxide film 15 is grown to a thickness of 0.5 μm on the whole by a thermal oxidation wet method.
After that, a resist pattern corresponding to a desired electrode pattern forming area of the ink ejecting liquid chamber and the ink supply path is formed, wet etching is performed using a silicon oxide film etchant (hydrofluoric acid), and the resist is removed after etching. (FIG. 2 (B)). Then, a second impurity (for example, phosphorus) is implanted by high energy ion implantation using the silicon oxide film as a mask, and the impurity is diffused in a diffusion furnace. Here, solid diffusion, or second impurities (such as phosphorus)
It is also possible to mix a silicate glass containing the above with a solvent, apply it to the electrode supporting substrate 11 and pre-bak it, diffuse the impurities in the diffusion furnace, and introduce the second impurities into the same selected area. The diffusion condition is 1000 ° C. for about 2 hours (FIG. 2 (C)).

【0024】個別電極への不純物濃度プロファイルが第
2不純物が濃い領域と薄い領域を形成においては、不純
物イオンの注入を、例えば、砒素を高濃度(5E15i
ons/cm2)に、続けてリンを低濃度(1E12i
ons/cm)に注入する。後の熱処理でそれぞれの
拡散係数の違いからコンタクト表面には高濃度のN+領
域がそれを覆うように低濃度のN−領域が形成される。
あるいは同不純物イオンを低加速と高加速でイオン注入
しても同様な不純物濃度プロファイルを得られる。
In forming the region where the second impurity is concentrated and the region where the impurity concentration profile is thin to the individual electrode, the impurity ions are implanted by, for example, arsenic at a high concentration (5E15i).
ons / cm 2 ) followed by a low phosphorus concentration (1E12i
ons / cm 2 ). In the subsequent heat treatment, a low-concentration N-region is formed on the contact surface so that the high-concentration N + region covers the contact surface due to the difference in diffusion coefficient.
Alternatively, a similar impurity concentration profile can be obtained by implanting the same impurity ions at low acceleration and high acceleration.

【0025】また、個別電極への不純物濃度プロファイ
ルの第2不純物が濃い領域と薄い領域の終端の距離が
1.5μm以上離す方法としては、拡散係数の異なる同
極のイオンをエネルギーを変えて注入するとか、熱拡散
によるドライブ時間でコントロールする。
As a method for separating the end points of the region where the second impurity is high and the region where the second impurity is high in the impurity concentration profile to the individual electrodes by 1.5 μm or more, ions of the same polarity having different diffusion coefficients are injected with different energies. Or, it is controlled by the drive time by heat diffusion.

【0026】電極支持基板11の個別電極上で約200
nm酸化して不純物拡散上の保護膜13とする(図2
(D))。次に、振動板側のシリコン基板20を直接接
合等により貼り付け、適当な厚さまで研磨(鏡面仕上
げ)する(図2(E))。次に、シリコン窒化膜26を
デポしインク加圧液室25となる部分、インク供給路と
共通液室24、及び裏面流路になる部分を写真製版しエ
ッチングする(図3(F))。
About 200 on the individual electrodes of the electrode supporting substrate 11.
nm to form a protective film 13 on the impurity diffusion (FIG. 2).
(D)). Next, the silicon substrate 20 on the vibration plate side is attached by direct bonding or the like, and is polished (mirror finish) to an appropriate thickness (FIG. 2E). Next, the silicon nitride film 26 is deposited, and the portion which becomes the ink pressurizing liquid chamber 25, the ink supply passage and the common liquid chamber 24, and the portion which becomes the back surface flow passage are photoengraved and etched (FIG. 3 (F)).

【0027】レジスト剥離後、KOHによりシリコンの
エッチング(振動板の厚さは1〜3μm残す)を行い、
インク液室24,25となる部分及び裏面流路になる部
分を形成する(図3(G))。
After removing the resist, silicon is etched with KOH (the thickness of the vibrating plate remains 1 to 3 μm).
A portion which becomes the ink liquid chambers 24 and 25 and a portion which becomes the back surface flow path are formed (FIG. 3G).

【0028】次に、別加工してあるノズル板31を接着
剤で貼りつけキュアーする。インク供給路から各加圧液
室への流路は流体抵抗を含ませた形でノズル板側に形成
しても良い(図3(H))。
Next, the separately processed nozzle plate 31 is attached with an adhesive and cured. The flow path from the ink supply path to each pressurized liquid chamber may be formed on the nozzle plate side so as to include fluid resistance (FIG. 3 (H)).

【0029】(実施例2)図4は、本発明によるインク
ジェットヘッド製造プロセスの他の実施例を説明するた
めの要部工程図で、図4(A)は図2(C)に、図4
(B)は図2(D)に対応しており、その他は、図2,
図3に示した工程と同じであるので、それらについては
省略する。図4(A)においては、シリコン単結晶への
不純物注入パターン形成のとき同時にガードリング15
,15となるパターンを形成しておく。
(Embodiment 2) FIG. 4 is a process flow chart for explaining another embodiment of the ink jet head manufacturing process according to the present invention. FIG. 4 (A) is shown in FIG. 2 (C) and FIG.
2 (B) corresponds to FIG. 2 (D), and the others correspond to FIG.
Since the steps are the same as those shown in FIG. 3, they are omitted. In FIG. 4A, the guard ring 15 is formed at the same time when the impurity implantation pattern is formed in the silicon single crystal.
A pattern of 1 , 15 2 is formed in advance.

【0030】ガードリングのパターンは個別電極の端か
ら適切な距離を持って周囲を囲う形に設計するのがよ
い。従って、不純物注入時に個別電極部分とガードリン
グ部分に所望のイオンを注入し熱拡散する。または、実
施例1のように固体拡散、または第2の不純物(例えば
リン等)を含んだシリケートガラスを溶剤と混合して支
持基板11へ塗布し、プリベークし、拡散炉で不純物の
拡散をし同様の選択エリアへ第2の不純物の導入を実施
しても良い。次いで、酸化を施し、保護膜とする。その
後、電極支持基板11と直接接合を行い、インク加圧室
領域をパターニングする。
The pattern of the guard ring is preferably designed so as to surround the periphery of the individual electrode with an appropriate distance. Therefore, at the time of implanting impurities, desired ions are implanted into the individual electrode portion and the guard ring portion to thermally diffuse. Alternatively, as in Example 1, solid diffusion or silicate glass containing a second impurity (for example, phosphorus) is mixed with a solvent and applied to the support substrate 11, prebaked, and the impurities are diffused in a diffusion furnace. The second impurity may be introduced into the same selected area. Then, it is oxidized to form a protective film. Then, the electrode supporting substrate 11 is directly bonded to pattern the ink pressurizing chamber region.

【0031】ガードリングを設ける効果としては、個別
電極に駆動電圧が印加されるとPN接合の空乏層がガー
ドリングを包むように延びていく、特に、曲率の高い下
角部では降伏電圧が低い。ガードリングを設けることで
空乏層はガードリングのところで曲率を緩和し、降伏電
圧が高い方へシフトしていく。
As an effect of providing the guard ring, when a drive voltage is applied to the individual electrodes, the depletion layer of the PN junction extends so as to wrap the guard ring, and particularly, the breakdown voltage is low at the lower corner portion having a high curvature. By providing the guard ring, the depletion layer relaxes the curvature at the guard ring and shifts to the higher breakdown voltage.

【0032】(実施例3)図5は、本発明によるインク
ジェットヘッド製造プロセスの更に他の実施例を説明す
るための図で、実施例1と概ね同じであるため、ここで
は、実施例1と同じプロセスは省略する。
(Embodiment 3) FIG. 5 is a view for explaining still another embodiment of the ink jet head manufacturing process according to the present invention, and since it is almost the same as Embodiment 1, here, Embodiment 1 and The same process is omitted.

【0033】この実施例では、振動基板側に個別電極を
形成する。振動基板20には例えばSOI(silic
on on insulator)を用い、シリコン活
性領域(2μm厚さ)に実施例1と同様に不純物を導入
し、酸化を施し、保護膜27とし、同時に、ギャップス
ペーサ28を形成する。その後、支持基板と直接接合を
行い、インク加圧室領域をパターニングする(図5
(B))。
In this embodiment, individual electrodes are formed on the vibrating substrate side. For the vibration substrate 20, for example, SOI (silic) is used.
Using an on insulator, impurities are introduced into the silicon active region (2 μm thick) in the same manner as in Example 1 and oxidation is performed to form the protective film 27, and at the same time, the gap spacer 28 is formed. After that, the support substrate is directly bonded to pattern the ink pressurizing chamber region (FIG. 5).
(B)).

【0034】こうすることで、製造工程の簡単化、製造
工期の短縮化が図れる。また、SOI基板を用いた場合
(計算例2)は、個別電極のPN接合面積がそうでない
場合(計算例1)と比べると約5%以下になるため、リ
ーク電流を格段に下げることができる。 計算例 1)通常 個別電極のPN接合面積 (低部面積)130×2000+(周囲面積)130×
2×2+2000×2×2=268520(μm) 計算例 2)SOI着板使用の場合のPN接合面積 (周囲面積)130×2×2+2000×2×2=85
20(μm
By doing so, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing period can be shortened. Further, when the SOI substrate is used (Calculation example 2), the PN junction area of the individual electrode is about 5% or less compared to when it is not (Calculation example 1), so that the leak current can be remarkably reduced. . Calculation example 1) Normal PN junction area (lower area) of individual electrode 130 x 2000 + (peripheral area) 130 x
2 × 2 + 2000 × 2 × 2 = 268520 (μm 2 ) Calculation example 2) PN junction area (surrounding area) when using an SOI bonded plate 130 × 2 × 2 + 2000 × 2 × 2 = 85
20 (μm 2 )

【0035】図6は、上述のごとき本発明によるインク
ジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置の一
例を説明するための要部構成図で、該インクジェット記
録装置は、記録装置本体51の内部に主走査方向に移動
可能なキャリッジ、キャリッジに搭載したインクジェッ
トヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供
給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部5
2等を収納し、装置本体51の下方部には前方側から多
数枚の用紙53を積載可能な給紙カセット(或いは給紙
トレイでもよい。)54を抜き差し自在に装着すること
ができ、また、用紙53を手差しで給紙するための手差
しトレイ55を開倒することができ、給紙カセット54
或いは手差しトレイ55から給送される用紙53を取り
込み、印字機構部52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56に排紙する。
FIG. 6 is a main part configuration diagram for explaining an example of an ink jet recording apparatus equipped with the ink jet head according to the present invention as described above. The ink jet recording apparatus is provided inside the recording apparatus main body 51 in the main scanning direction. Printing mechanism unit 5 including a movable carriage, a recording head including an inkjet head mounted on the carriage, an ink cartridge for supplying ink to the recording head, and the like.
A sheet feeding cassette (or a sheet feeding tray) 54 capable of accommodating a large number of sheets 53 from the front side can be detachably attached to the lower portion of the apparatus main body 51, and the like. The manual feed tray 55 for manually feeding the paper 53 can be opened, and the paper feed cassette 54
Alternatively, the paper 53 fed from the manual feed tray 55 is taken in, the desired image is recorded by the printing mechanism unit 52, and then the paper is ejected to the paper ejection tray 56 mounted on the rear surface side.

【0036】印字機構部52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61と従ガ
イドロッド62とでキャリッジ63を主走査方向(図6
(B)で紙面垂直方向)に摺動自在に保持し、このキャ
リッジ63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64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63にはヘッド64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65を交換可能に装着してい
る。
The printing mechanism section 52 includes a main guide rod 61 and a sub guide rod 62, which are guide members which are horizontally mounted on the left and right side plates (not shown), to move the carriage 63 in the main scanning direction (see FIG. 6).
An inkjet head that holds slidably in (B) the direction perpendicular to the paper surface and ejects ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk) onto the carriage 63. The head 64 is formed by arranging a plurality of ink ejection ports in a direction intersecting the main scanning direction, and is mounted with the ink droplet ejection direction facing downward. Further, each ink cartridge 65 for supplying ink of each color to the head 64 is replaceably mounted on the carriage 63.

【0037】インクカートリッジ65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 65 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.

【0038】また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘ
ッド64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6
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 64 of the respective colors are used here as the recording head, a single head having nozzles for ejecting ink droplets of the respective colors may be used. Furthermore, the head 6
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.

【0039】ここで、キャリッジ63は後方側(用紙搬
送方向下流側)を主ガイドロッド61に摺動自在に嵌装
し、前方側(用紙搬送方向下流側)を従ガイドロッド6
2に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ
63を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ6
7で回転駆動される駆動プーリ68と従動プーリ69と
の間にタイミングベルト70を張装し、このタイミング
ベルト70をキャリッジ63に固定しており、主走査モ
ータ67の正逆回転によりキャリッジ63が往復駆動さ
れる。
Here, the carriage 63 is slidably fitted to the main guide rod 61 on the rear side (downstream side in the sheet conveying direction) and the front side (downstream side in the sheet conveying direction) on the sub guide rod 6.
2 is slidably mounted. Then, since the carriage 63 is moved and scanned in the main scanning direction, the main scanning motor 6
A timing belt 70 is stretched between a drive pulley 68 and a driven pulley 69 which are rotationally driven by 7, and the timing belt 70 is fixed to the carriage 63. It is driven back and forth.

【0040】一方、給紙カセット54にセットした用紙
53をヘッド64の下方側に搬送するために、給紙カセ
ット54から用紙53を分離給装する給紙ローラ71及
びフリクションパッド72と、用紙53を案内するガイ
ド部材73と、給紙された用紙53を反転させて搬送す
る搬送ローラ74と、この搬送ローラ74の周面に押し
付けられる搬送コロ75及び搬送ローラ74からの用紙
53の送り出し角度を規定する先端コロ76とを設けて
いる。搬送ローラ74は副走査モータ77によってギヤ
列を介して回転駆動される。
On the other hand, in order to convey the paper 53 set in the paper feed cassette 54 to the lower side of the head 64, the paper feed roller 71 and the friction pad 72 for separately feeding the paper 53 from the paper feed cassette 54, and the paper 53. A guide member 73 that guides the sheet 53, a conveyance roller 74 that reverses and conveys the fed sheet 53, a conveyance roller 75 that is pressed against the peripheral surface of the conveyance roller 74, and a delivery angle of the sheet 53 from the conveyance roller 74. The front end roller 76 is provided. The conveyance roller 74 is rotationally driven by the sub-scanning motor 77 via a gear train.

【0041】そして、キャリッジ63の主走査方向の移
動範囲に対応して搬送ローラ74から送り出された用紙
53を記録ヘッド64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79を設けている。この印写受け
部材79の用紙搬送方向下流側には、用紙53を排紙方
向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ81、拍車
82を設け、さらに用紙53を排紙トレイ56に送り出
す排紙ローラ83及び拍車84と、排紙経路を形成する
ガイド部材85,86とを配設している。
A print receiving member 79, which is a paper guide member for guiding the paper 53 sent out from the carrying roller 74 below the recording head 64, is provided in correspondence with the movement range of the carriage 63 in the main scanning direction. There is. A conveyance roller 81 and a spur 82 that are driven to rotate in order to send out the paper 53 in the paper discharge direction are provided on the downstream side of the print receiving member 79 in the paper transport direction, and further, the paper 53 is sent to the paper discharge tray 56. A roller 83, a spur 84, and guide members 85 and 86 that form a paper discharge path are provided.

【0042】記録時には、キャリッジ63を移動させな
がら画像信号に応じて記録ヘッド64を駆動することに
より、停止している用紙53にインクを吐出して1行分
を記録し、用紙53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53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53を排紙する。
At the time of recording, by driving the recording head 64 in accordance with the image signal while moving the carriage 63, ink is ejected onto the stopped paper 53 to record one line, and the paper 53 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 paper 53 reaches the recording area, the recording operation is ended and the paper 53 is ejected.

【0043】また、キャリッジ63の移動方向右端側の
記録領域を外れた位置には、ヘッド64の吐出不良を回
復するための回復装置87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63は印字待機中にはこの回復装置87
側に移動されてキャッピング手段でヘッド64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 87 for recovering the ejection failure of the head 64 is arranged at a position outside the recording area on the right end side of the carriage 63 in the moving direction. The recovery device has a cap means, a suction means, and a cleaning means. The carriage 63 uses the recovery device 87 while waiting for printing.
The head 64 is moved to the side and the head 64 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.

【0044】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64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 an ejection failure occurs, the ejection port of the head 64 is sealed by the capping means, and the bubbles are sucked together with the ink from the ejection port by the suction means through the tube. 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.

【0045】[0045]

【発明の効果】個別電極をイオン注入あるいはPBF塗
布、熱拡散で形成するためプロセス歩留が高いシリコン
加工設備、技術を多用でき、また、半導体製造で実績の
あるPN接合により電極分離できるため製造工程が簡単
で信頼性の高いヘッドを製造可能である。また、従来の
電極材料を成膜、パターニングによる個別電極形成に比
べギャップ長精度が向上するため振動板の振動特性のバ
ラツキの少ないヘッドを提供でき、それによって得られ
る静電型インクジェットプリンタは信頼性の高い安定し
た印刷ができる。
EFFECTS OF THE INVENTION Since individual electrodes are formed by ion implantation, PBF coating, or thermal diffusion, silicon processing equipment and technology with high process yield can be used abundantly, and electrodes can be separated by PN junction, which has a proven track record in semiconductor manufacturing. A head with a simple process and high reliability can be manufactured. In addition, the gap length accuracy is improved compared to the conventional electrode formation by patterning and patterning the electrode material, so that it is possible to provide a head with less variation in the vibration characteristics of the diaphragm, and the electrostatic ink jet printer obtained thereby has a high reliability. Highly stable printing is possible.

【0046】個別電極の不純物プロファイルを二重拡散
にすることで高耐圧駆動に耐え得る電極構成にすること
ができ、高電圧安定駆動の印字特性に対応した自由度の
高い製品設計が可能となる。
By making the impurity profile of the individual electrodes double diffused, an electrode structure that can withstand high withstand voltage driving can be obtained, and product design with a high degree of freedom corresponding to the printing characteristics of high voltage stable driving becomes possible. .

【0047】個別電極の二重拡散の不純物プロファイル
を最適化することにより、レイアウトの最小設計が可能
となり、チップサイズを小さくできコスト低減が可能と
なる。
By optimizing the impurity profile of the double diffusion of the individual electrode, the layout can be designed minimally, the chip size can be reduced, and the cost can be reduced.

【0048】シリコン表面のPN接合リーク電流を抑え
ることができ、安定した駆動電圧を個別電極に供給で
き、従って、信頼性の高い印刷が可能となる。
The PN junction leak current on the silicon surface can be suppressed, and a stable drive voltage can be supplied to the individual electrodes. Therefore, highly reliable printing becomes possible.

【0049】個別電極に電圧が印加することで発生する
PN接合の空乏層の曲率を緩和でき、ブレイクダウンを
防止できるため、安定した駆動電圧を個別電極に供給で
きる。従って、信頼性の高い印刷が可能となる。また、
リーク電流が少なく高電圧駆動ことができるようにな
る。
Since the curvature of the depletion layer of the PN junction generated by applying a voltage to the individual electrode can be alleviated and breakdown can be prevented, a stable drive voltage can be supplied to the individual electrode. Therefore, highly reliable printing is possible. Also,
The leakage current is small and high voltage driving can be performed.

【0050】個別電極と同型のガードリングを設けるこ
とで空乏層はガードリングのところで曲率を緩和し、降
伏電圧が高い方へシフトしていくので、PN接合のブレ
イクダウンを抑えることができ(即ち過電流を抑えるこ
とができる)ため個別電極の電圧の安定化が可能となり
信頼性の高い印刷が可能となる。
By providing a guard ring of the same type as the individual electrode, the depletion layer relaxes the curvature at the guard ring and shifts to a higher breakdown voltage, so that breakdown of the PN junction can be suppressed (that is, Since the overcurrent can be suppressed), the voltage of the individual electrodes can be stabilized, and highly reliable printing can be performed.

【0051】個別電極パッド形成において液室形成時の
KOHによるエッチングとその下のシリコン酸化膜を除
去すれば個別電極の取り出しが容易にでき、製造工程が
単純化でき歩留まり向上することができる。
In the formation of the individual electrode pad, if the etching with KOH and the silicon oxide film thereunder are removed when the liquid chamber is formed, the individual electrode can be taken out easily, the manufacturing process can be simplified and the yield can be improved.

【0052】振動基板にSOIを使用することにより、
振動基板の製作工期を短くでき、生産性が向上する。ま
た、拡散電極の深さ方向へのリーク電流がシリコン酸化
膜(BOX)で抑えられ安定した信頼性の高いヘッドを
製造できる。
By using SOI for the vibrating substrate,
The manufacturing period of the vibration substrate can be shortened and the productivity is improved. Further, a leak current in the depth direction of the diffusion electrode is suppressed by the silicon oxide film (BOX), and a stable and highly reliable head can be manufactured.

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

【図1】 本発明によるインクジェットヘッドの第一の
実施例を説明するための要部断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an essential part for explaining a first embodiment of an inkjet head according to the present invention.

【図2】 本発明によるインクジェットヘッドの製造プ
ロセスの一実施例の一部を説明するための概略図であ
る。
FIG. 2 is a schematic view for explaining a part of an embodiment of the manufacturing process of the inkjet head according to the present invention.

【図3】 本発明によるインクジェットヘッドの製造プ
ロセスの図1に示したプロセスの続きを説明するための
概略図である。
FIG. 3 is a schematic view for explaining a continuation of the process shown in FIG. 1 of the manufacturing process of the inkjet head according to the present invention.

【図4】 本発明によるインクジェットヘッド製造プロ
セスの他の実施例を説明するための要部工程図である。
FIG. 4 is a process chart of a main part for explaining another embodiment of the inkjet head manufacturing process according to the present invention.

【図5】 本発明によるインクジェットヘッド製造プロ
セスの更に他の実施例を説明するための図である。
FIG. 5 is a view for explaining still another embodiment of the inkjet head manufacturing process according to the present invention.

【図6】 本発明によるインクジェットヘッドを搭載し
たインクジェット記録装置の一例を説明するための要部
構成図である。
FIG. 6 is a main part configuration diagram for explaining an example of an inkjet recording apparatus equipped with an inkjet head according to the present invention.

【図7】 従来の静電型インクジェットヘッドの一例を
説明するための要部断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part for explaining an example of a conventional electrostatic inkjet head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…電極基板、11…電極支持基板、12…シリコン
酸化膜、13…個別電極、14…電極保護膜、15…ギ
ャップスペーサ、16…電極パッド、20…振動板(液
室)基板、21…振動板、22…絶縁膜、23…隔壁、
24…共通液室、25…インク液室(加圧室)、26…
シリコン窒化膜、27…保護膜、28…ギャップスペー
サ、30…ノズル基板、31…ノズル板、32…ノズ
ル、33…流体抵抗路。
10 ... Electrode substrate, 11 ... Electrode supporting substrate, 12 ... Silicon oxide film, 13 ... Individual electrode, 14 ... Electrode protective film, 15 ... Gap spacer, 16 ... Electrode pad, 20 ... Vibrating plate (liquid chamber) substrate, 21 ... Vibration plate, 22 ... Insulating film, 23 ... Partition wall,
24 ... Common liquid chamber, 25 ... Ink liquid chamber (pressurizing chamber), 26 ...
Silicon nitride film, 27 ... Protective film, 28 ... Gap spacer, 30 ... Nozzle substrate, 31 ... Nozzle plate, 32 ... Nozzle, 33 ... Fluid resistance path.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 記録液を吐出するノズルに連通する液室
の一部を構成する振動板と、該振動板に対してギャップ
を介して個別電極が対向配置された電極支持基板とを有
し、前記振動板と個別電極との間に静電圧を印加して該
振動板を静電力により変形させて前記液室内の記録液を
加圧して前記ノズルから吐出させるインクジェット記録
ヘッドにおいて、前記電極支持基板と振動板の主たる材
料が単結晶シリコンであり、前記電極支持基板であるベ
ースシリコンに第1の不純物を、前記個別電極に第2の
不純物をドープして拡散させて、前記個別電極が前記ベ
ースシリコンに対してPN接合分離で形成されているこ
とを特徴とするインクジェットヘッド。
1. A vibrating plate forming a part of a liquid chamber communicating with a nozzle for ejecting a recording liquid, and an electrode supporting substrate on which individual electrodes are opposed to the vibrating plate via a gap. In an ink jet recording head for applying a static voltage between the vibrating plate and an individual electrode to deform the vibrating plate by an electrostatic force to pressurize the recording liquid in the liquid chamber and eject it from the nozzle, The main material of the substrate and the diaphragm is single crystal silicon, and the base electrode, which is the electrode supporting substrate, is doped with a first impurity and the second electrode is doped with a second impurity so as to be diffused. An ink jet head formed by separating a PN junction from a base silicon.
【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、前記個別電極側からのPN構成がP+領域/
P−領域/N電極支持基板あるいはN+領域/N−領域
/P電極支持基板の順になっており、P+型あるいはN
+型のベースシリコンへ個別電極が接続されていること
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 PN structure from the individual electrode side is a P + region /
The order is P-region / N electrode support substrate or N + region / N-region / P electrode support substrate.
An ink jet head characterized in that individual electrodes are connected to + type base silicon.
【請求項3】 請求項2に記載のインクジェットヘッド
において、前記個別電極への不純物濃度プロファイルの
第2不純物が濃い領域と薄い領域の終端の距離が1.5
μm以上離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 2, wherein the distance between the end of the region where the second impurity is high and the end of the thin region of the impurity concentration profile of the individual electrode is 1.5.
An inkjet head characterized by being separated by at least μm.
【請求項4】 請求項1又は2に記載のインクジェット
ヘッドにおいて、前記個別電極の第2不純物のシリコン
表面の終端周領域がシリコン酸化膜下にあることを特徴
とするインクジェットヘッド。
4. The inkjet head according to claim 1, wherein a termination peripheral region of the silicon surface of the second impurity of the individual electrode is below the silicon oxide film.
【請求項5】 請求項1に記載のインクジェットヘッド
において、前記個別電極の周囲にガードリングを有する
ことを特徴とするインクジェットヘッド。
5. The inkjet head according to claim 1, further comprising a guard ring around the individual electrode.
【請求項6】 請求項5に記載のインクジェットヘッド
において、前記ガードリングの不純物が個別電極の不純
物と同型で形成されていることを特徴とするインクジェ
ットヘッド。
6. The inkjet head according to claim 5, wherein the impurities of the guard ring are formed in the same type as the impurities of the individual electrode.
【請求項7】 一方の側に記録液を吐出するノズルに連
通する液室を有し、他方の側に個別電極を有する振動板
と、該振動板に対してギャップを介して対向配置された
共通電極基板とを有し、前記振動板上の個別電極と共通
電極基板上の共通電極との間に静電圧を印加して前記振
動板を静電力により変形させて前記液室内の記録液を加
圧して前記ノズルから吐出させるインクジェット記録ヘ
ッドにおいて、前記共通電極基板と振動板基板の主たる
材料が単結晶シリコンであり、前記振動板基板であるベ
ースシリコンに第1の不純物を、前記個別電極に第2の
不純物をドープして拡散させて、前記個別電極が前記ベ
ースシリコンに対してPN接合分離で形成されているこ
とを特徴とするインクジェットヘッド。
7. A vibrating plate having a liquid chamber communicating with a nozzle for ejecting a recording liquid on one side and an individual electrode on the other side, and the vibrating plate is opposed to the vibrating plate via a gap. A common electrode substrate is provided, and a static voltage is applied between the individual electrodes on the vibrating plate and the common electrode on the common electrode substrate to deform the vibrating plate by an electrostatic force to remove the recording liquid in the liquid chamber. In an inkjet recording head that pressurizes and ejects from the nozzle, a main material of the common electrode substrate and the diaphragm substrate is single crystal silicon, and a first impurity is added to the base silicon that is the diaphragm substrate to the individual electrodes. An inkjet head, wherein the individual electrode is formed by PN junction separation with respect to the base silicon by doping and diffusing a second impurity.
【請求項8】 請求項7に記載のインクジェットヘッド
において、振動板基板にSOI(silicon on
insulator)が使用されていることを特徴と
するインクジェットヘッド。
8. The inkjet head according to claim 7, wherein an SOI (silicon on) is provided on the vibration plate substrate.
An inkjet head characterized by using an insulator.
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