JP3942810B2 - Electrostatic ink jet head and manufacturing method thereof - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電力を利用した静電型アクチュエータを有するインクジェットプリンタ用記録ヘッド(静電型インクジェットヘッド)に関し、より詳細には、プリンタ、複写機、ファクシミリ等に適用される静電型インクジェットヘッドの構成およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、静電力を利用してインク滴を吐出させる静電型インクジェットヘッドは、インク吐出ノズルと連通している液室の一部となる振動板を形成する基板と、該振動板に対向して前記液室の反対側にギャップを介して対向配置された個別電極が配設されている電極基板とから構成されており、前記振動板と前記個別電極との間に電圧を印加することにより、前記振動板を変形させて液室に圧力を発生させることにより、インクを前記ノズルから吐出させるように動作する。
【0003】
静電型インクジェットヘッドにおいて、インクの吐出性能を向上させ、印字品質のばらつきを抑え、かつ、低駆動電圧化を図るためには、前記振動板に加わる圧力が前記振動板と前記個別電極間のギャップの距離の二乗に反比例していることから、該ギャップ間隔寸法精度の向上、ギャップ間隔の狭小化やギャップ間隔の形状に対する工夫等、該ギャップの構造のあり方がますます重要になってきている。かかるギャップ構造の形成手段に関しては、従来から種々の対策が講じられてきた。
【0004】
たとえば、特開平6−071882号公報「インクジェットヘッド及びその製造方法」では、図7に示すように、振動板305を形成する基板301と個別電極321を有する電極基板302との接合面のいずれか一方または両方の面にそれぞれ振動室305,個別電極321を囲むようにSiO2膜341,342を形成させ、該SiO2膜341,342の膜厚を一定精度に保たせることにより、ギャップ寸法を0.05乃至2.0μmとする例が開示されている。すなわち、SiO2膜341,342をギャップスペーサとして形成するものであり、該SiO2膜を熱酸化法、蒸着法、スパッタリング法、CVD法等の各種の方法を用いて高精度に形成せんとしている。
【0005】
また、特開平9−039235号公報「インクジェットヘッドおよびその駆動方法」においては、図8に示すように、振動板451と個別電極410とのギャップ寸法Gが小さなギャップG1,中間のギャップG2および大きなギャップG3と階段状に形成されるように、電極基板404に階段状の段差を設け、該段差の上に個別電極410を形成させている。
同じ駆動電圧の印加時においても、より大きなギャップG2,G3に対応する振動板451の部位よりも小さなギャップG1に対応する振動板451の部位が先に個別電極410側に吸引されるので、該部位が起点となって、徐々に振動板451全体にわたって弾性変位が誘起されることになる。また、振動板451の撓み量に応じて個別電極410上に形成された絶縁膜415に振動板451を当接させる量を階段状に変化させることができるので、インクの振動系のコンプライアンスを階段状に変化させることにより、インク滴の吐出量、大きさ等の吐出特性を制御することができる。
かかる階段状の段差を形成する電極基板はホウ珪酸ガラスからなっており、該段差を寸法精度よく形成させることにすれば、すぐれたインク吐出性能を達成することができる。
【0006】
また、特開平9−193375号公報「記録ヘッド」においては、振動板を形成する基板と個別電極を有する電極基板とを非平行に配置することにより、両者の間に非平行のギャップを形成する場合が開示されている。かかる非平行の配置を採用することにより、最もギャップ幅が小さい部位に大きな静電力が働くので、該部位にある振動板の位置が撓みはじめ、ギャップ間隔が狭めはじめると、該部位が起点となって、順次周辺の振動板と個別電極との間隔が狭められていく。したがって、低い駆動電圧で大きな変位が得られるとともに、インクの吐出量、吐出速度のばらつきも抑えることができる。
かかる非平行ギャップの形成は、電極基板に非平行の形状に形成し、該非平行形状の電極基板上に個別電極を取り付けることにより実現している。
【0007】
あるいは、振動板を形成する基板と個別電極を有する電極基板との間のギャップを個別電極の中央部から周辺部に向かって徐々に小さくすることにより、低電圧駆動を実現させる方法も既に提示されている(特願平11−349783号)。周辺部に向かってギャップ間隔を徐々に小さくさせる非平行ギャップの形状の最適化を図れば、さらに、前記振動板が変位する駆動電圧を低電圧化させたり、あるいは、変位量を大きくさせたりすることも可能である。また、前記非平行ギャップの形成方法としては、まず、前記電極基板上に形成させたフォトレジスト層をフォトリソグラフィにより前記のギャップ形状に成形した後、該フォトレジスト層をマスクとして前記電極基板材に対して等方性及び/又は異方性エッチングを該フォトレジスト層と前記電極基板とに同時に施すことにより前記電極基板材に所望のギャップ形状を転写させる方法が提示されている。
【0008】
さらには、前記フォトレジスト層を前記の非平行ギャップ形状に形成させる具体的な実施例として次の例も提示されている。すなわち、電極基板(または電極基板上の絶縁膜)上にフォトレジストを塗布後、透過光が散乱する特性を有するフォトマスクを用いて、前記フォトレジスト層の露光領域上で該フォトマスクの中央部では深く、フォトマスクの周辺部では浅く前記フォトレジスト層を露光させることにより、前記非平行ギャップ形状に形成させる。あるいは、非平行ギャップ形状形成の他の実施例として次の例も提示されている。すなわち、一旦、開口させたフォトレジスト上にさらにフォトレジストを段差形状に重ね塗りさせて開口部の周辺部のフォトレジストの形状が前記振動板側に向かって滑らかな凸形状のフォトレジスト層を形成させた後、熱処理を施して、該フォトレジスト層の形状を滑らかに形成させる。かかる形状のフォトレジスト層と電極基板とを同時にエッチングすることによりレジスト層の形状を電極基板に転写させることにより、自由度が高い形状を有する電極基板を作ることができる。
【0009】
あるいは、振動板に対して非平行なギャップ形状を形成させる電極基板の製造方法として、次のごとき方法を用いている場合もある。
電極基板(もしくは電極基板上に形成された単一の絶縁膜)上にフォトレジスト層を形成させた後、透過率が徐々に変化するフォトマスクを用いたフォトリソグラフィにより該フォトレジスト層に非平行の段差形状を形成させて、該フォトレジスト層と電極基板材(もしくは電極基板上の絶縁膜)とを同時にエッチングして、該フォトレジスト層に形成された非平行段差形状を電極基板材に転写させる。
【0010】
静電型インクジェットヘッドにおいて、前述したごとき、各種のギャップ構造を各種の製造方法を用いて形成させることによりインク吐出性能を向上させ、かつ、低電圧駆動を可能としている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の各種のインクジェットヘッドの構成やその製造方法においては振動板と個別電極との間に形成されるギャップの間隔寸法を精度よく、かつ、短時間に形成させることは困難である。
たとえば、前述の特開平6−071882号公報においては、前記ギャップを確保させるためのギャップスペーサとして単層のSiO2膜を用い、ギャップ間隔を0.05μm以上、2.0μm以下とすることが開示されているが、該ギャップ間隔寸法の形成方法やギャップ間隔に関する製造時の制御手段については開示されていない。また、ギャップスペーサの材料として、単層のSiO2膜を用いるため、該SiO2膜の形成には高温で長時間(たとえば、1100℃で約12時間)に及ぶ熱酸化処理が必要となる。
【0012】
また、特開平9−193375号公報などにおいては、非平行ギャップ形状の形成のために電極基板中または電極基板上に形成された単一のシリコン絶縁膜中に非平行の段差を形成させる構成となっており、多層・多結晶の膜に関しては対象としていない。さらには、非平行ギャップ形成のための該段差の深さ精度に関する制御が前記単一絶縁膜とフォトレジストのエッチングレート比もしくはエッチングレートとエッチング時間とにより行われるため、前記ギャップ間隔の寸法精度に関し、ばらつきが大きくなりやすい欠点が伴う。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、以下に掲げる4つの目的を有する。
本発明の第1の目的は、ギャップスペーサの材料および該ギャップスペーサの形成方法に関する。従来のギャップスペーサの材料は熱酸化膜を使用する場合が多く、2μm以上の厚さを有する熱酸化膜を形成するには高温長時間にわたる酸化プロセスが必要となり、製造コストが高くなる。かかる課題を解決するために本発明は、単一の熱酸化膜に比し、膜成長速度がより速いポリシリコンをギャップスペーサ材料として適用することにより、製造プロセス時間を短縮し、製造コストを低減せんとするものである。また、静電型インクジェットヘッドの今後の方向として、高速・高精細の印字品質を確保するために、インク滴量が一定の状態で吐出ノズル密度を向上させることが可能となるように、印字ビットセル面積すなわち印字ドットセル面積をできる限り小さくし、さらには、振動板を薄くして、ギャップ間隔を広目に調整する方向もあり、かかるギャップスペーサの形成材料、形成方法について、さらに重要性を増してきている。
【0014】
本発明の第2の目的は、前記ギャップ間隔の寸法精度を向上させる製造方法に関する。静電型インクジェットヘッドにおける駆動電圧やインク吐出量に大きな影響を持つ前記ギャップ間隔を形成する際に、ギャップスペーサ材にもなる酸化膜等のエッチングを途中で止めることによって、ギャップ間隔の寸法、または、非平行ギャップ形状を形成するための電極基板の形状を決定するごとき製造プロセスは寸法精度の点で技術的な困難さが伴う。本発明においては、かかるギャップ間隔の寸法を安定させかつ該間隔寸法のばらつきを低減させる製造方法を提供せんとするものである。
【0015】
本発明の第3の目的は、前記ギャップ形状に対する自由度が高いギャップの製造方法を提供せんとするものである。すなわち、低電圧駆動が可能であり、インク吐出量の多段階制御が可能であり、また、インク吐出量・吐出速度のばらつきを低減できる等の長所を有する、非平行ギャップを形成させる静電型インクジェットヘッドの製造を可能とし、さらには、かかる静電型インクジェットヘッドを低価格、高信頼、高性能、低ばらつきで製造できる製造方法も合わせて提供せんとするものである。
【0016】
本発明の第4の目的は、振動板電位の安定性に関する。すなわち、ポリシリコンに対してリン或いはボロン等の不純物をドープさせて、導電性をもたせ、かかる導電性ポリシリコンをギャップスペーサとして使用する製造方法を提供することにより、全印字ビットすなわち全印字ドットに対して振動板電位のばらつきがない安定した電位を電極基板側から得ることを可能にせんとするものである。
【0017】
具体的には、以下に示す解決手段を提供する。すなわち、請求項1の発明は、インクを吐出させるノズルに連通する液室の一部を構成する振動板と、前記振動板に対してギャップを介して対向配置させた個別電極が配設されている電極基板とを有し、前記振動板を静電力により変形させることにより前記液室のインクを前記ノズルから吐出させて記録媒体に記録を行う静電型インクジェットヘッドにおいて、前記振動板と前記個別電極との間の前記ギャップを形成させるギャップスペーサの主たる材料がポリシリコン層で形成され、該ポリシリコン層にリンあるいは砒素あるいはボロンをドープさせていることを特徴としたものである。
【0018】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記ポリシリコン層と前記電極基板との間にシリコン酸化膜が形成されていることを特徴としたものである。
【0019】
請求項3の発明は、請求項1または2の発明において、前記ポリシリコン層の上面と側面とにポリシリコン酸化膜が形成されていることを特徴としたものである。
【0020】
請求項4の発明は、請求項1または2の発明において、前記ポリシコン層の上面と側面とに熱CVD酸化膜が形成されていることを特徴としたものである。
【0022】
請求項の発明は、インクを吐出させるノズルに連通する液室の一部を構成する振動板と、前記振動板に対してギャップを介して対向配置させた個別電極が配設されている電極基板と、前記振動板と前記個別電極との間の前記ギャップを形成させるギャップスペーサとを有し、該ギャップスペーサ材料が主にポリシリコン層で形成されている請求項1に記載の静電型インクジェットヘッドの製造方法において、CVD法を用いて前記電極基板上に前記ポリシリコン層を形成させる工程と、該ポリシリコン層上に所望の前記個別電極パターンの形状に対応させた形状のフォトレジストパターンを形成させた後、該フォトレジストパターンにエッチングを施すことにより、前記フォトレジストパターンの形状を前記ポリシリコン層に転写させて、所望の形状の前記ポリシリコン層を形成させる工程と、前記ポリシリコン層を形成させた後に、リンあるいは砒素あるいはボロンを前記ポリシリコン層の上面に折出させて、前記リンあるいは砒素あるいはボロンを前記ポリシリコン層にドープさせる工程とを有することを特徴を有することを特徴としたものである。
【0023】
請求項の発明は、請求項の発明において、前記電極基板上に前記ポリシリコン層を形成させる工程に先立って、前記電極基板に熱酸化処理を施して前記電極基板上に薄いシリコン酸化膜を形成させる工程と、該シリコン酸化膜上に前記ポリシリコン層をCVD法により形成させる工程と、該ポリシリコン層上に所望の前記個別電極パターンの形状に対応させた形状のフォトレジストパターンを形成させた後、該フォトレジストパターンのエッチングを施すことにより、前記フォトレジストパターンの形状を前記ポリシリコン層に転写させて、所望の形状の前記ポリシリコン層を形成させる工程とを有することを特徴としたものである。
【0024】
請求項の発明は、請求項または発明において、所望の形状の前記ポリシリコン層を形成させた後、熱酸化処理を施すことにより、前記ポリシリコン層の上面および側面に薄いポリシリコン酸化膜を形成させる工程を有することを特徴としたものである。
【0025】
請求項の発明は、請求項またはの発明において、所望の形状の前記ポリシリコン層を形成させた後、CVD法により前記ポリシリコン層の上面および側面に薄い熱CVD酸化膜を形成させる工程を有することを特徴としたものである。
【0027】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる静電型インクジェットヘッドの構成および該インクジェットヘッドの製造方法について、以下、図を用いて説明する。
なお、各図は説明を簡単にするために印字ビットセル(すなわち印字ドットセル)1個分のみを示しているが、実際には同一の基板上に複数個の印字ビットセル(印字ドットセル)を等しい間隔等で配置して静電型インクジェットヘッドを形成させている。
まず、本発明にかかる静電型インクジェットヘッドの第1の実施形態について、図1および図2を用いて説明する。
【0028】
図1は、本発明にかかる静電型インクジェットヘッドに関するアクチュエータ部の要部を示す断面図である。
図1において、210は個別電極250を配設させるための支持基板となる電極基板であり、微小な幅のギャップ300を介して、振動板120と対向する位置に絶縁膜260で被覆された対向電極すなわち個別電極250が配置されるように、振動板120を構成する基板100と直接接合等により貼着されている。ここに、振動板120と対向する位置に配置されている個別電極250(正確には、個別電極250上に形成された絶縁膜260)と振動板120との間には微小なギャップ300が形成されているので、個別電極250と振動板120との間に電圧が印加されると、静電力により振動板120が個別電極250側に変位される。印加電圧が元の0レベルに復旧された際、変位されていた振動板120が弾性力によって元の位置に戻ろうとする力により、インクが液室150から連通されているノズル10を介して記録面に向かって吐出される。
【0029】
また、振動板120と個別電極250との間のギャップ間隔を確保するためのギャップスペーサとして、電極基板210上にポリシリコン層220が形成されるが、ポリシリコン酸化膜230とシリコン酸化膜240とともにポリシリコン層220の各膜厚の寸法精度を一定の寸法誤差内にとどめるように制御されて形成させている。該ポリシリコン層220、ポリシリコン酸化膜230の形成方法については後で詳述する。
【0030】
なお、本発明は、振動板120とギャップ300を挟んで対向する個別電極250との間のギャップ形成法に関するものであり、図1においては他部品の図示は省略しているが、従来の技術と同様に、図1に示す構成のアクチュエータ部にインク供給路、流体抵抗等の部品を組み付けることにより、静電型インクジェットヘッドが作製される。
【0031】
また、図1に示す静電型インクジェットヘッドでは、駆動電圧の低電圧化と吐出インク滴量の複数段階制御を目的として、個別電極250の一方の端部から該個別電極250の中心部に行くに従い、該個別電極250と対向する位置にある振動板120とのギャップ300の間隔が徐々に広がるように振動板120と非平行な形状に該個別電極250を形成するが、該個別電極250の残りの部分においては振動板120とのギャップ形状が平行となるように、該個別電極250が中心部で屈曲した形状を有している。また、個別電極250上の絶縁膜260は、振動板120の変位時における個別電極250と振動板120との短絡を防ぐためのものであるが、該絶縁膜260を振動板120側に形成しても、同様の効果を達成できる。また、振動板120と個別電極250とが直接接触しないような駆動方式で動作させる場合には絶縁膜260を省略することも可能である。
【0032】
なお、上述の屈曲形状の個別電極250を用いて形成したギャップ300の形状はあくまでも1例を示したものであり、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。
さらには、後述するが、ポリシリコン層220と電極基板210との間にシリコン酸化膜を形成させる構造とすることもできる。
【0033】
次に、本発明にかかる静電型インクジェットヘッドの製造方法について、図2に示す製造プロセス工程図に従って説明する。ここに、図2は、静電型インクジェットヘッドのアクチュエータ部の要部を製造する工程を示すものであるが、該工程で製造されたアクチュエータ部に従来と同様の製造方法により、インク供給路、流体抵抗、ノズルプレート等を組み付けることにより、静電型インクジェットヘッドが作製できることは前述した通りである。
【0034】
図2において、まず、リンまたはボロンを0.01乃至0.1Ω・cm含ませた結晶軸<100>のシリコンウエハからなる電極基板210上にギャップスペーサを構成させることになるポリシリコン層220をCVD法により1μmの厚さに成膜させる(図2(A))。
【0035】
次に、ポリシリコン層220上に所望の個別電極パターンの形成エリアの形状に対応した形状のフォトレジストパターンを形成した後、シリコンのエッチャント(すなわち、フッ酸:硝酸=1:100の溶液)を用いてウェットエッチングを施す。電極基板210に単結晶シリコンを用いている場合、ポリシリコン層220と単結晶シリコンとのエッチングレートの相違から、エッチングがポリシリコン層220と電極基板210との界面に到達した時点でエッチングレートは急激に遅くなるので、該時点でウェットエッチングを終了させ、フォトレジストを除去する(図2(B))。すなわち、本実施例においては、エッチング時間管理により所望のエッチングを施し、所望のギャップ間隔を確保できる位置でエッチングストップさせている。
【0036】
さらに、該ポリシリコン層220を有する電極基板210全体を酸化させて、電極基板210上には個別電極形成時に電極基板210との絶縁層となるシリコン酸化膜240を、また、ポリシリコン層220の上面と側面には絶縁膜となるポリシリコン酸化膜230を0.5μm膜厚で形成させる(図2(C))。
【0037】
次に、シリコン酸化膜240上に個別電極材料(TiN等)を折出させて形成した後、個別電極250形状にパターニングし、さらに、該個別電極250を保護するために、該個別電極250上に絶縁膜260を成膜させ、パターニングさせる。なお、個別電極材料がTiNであれば、アンモニア水(過酸化水素水添加)により、個別電極250形状のエッチングが可能である(図2(D))。
【0038】
個別電極250、絶縁膜260を形成させ、かつ、ポリシリコン層220、ポリシリコン酸化膜230を有する電極基板210に、振動板120を構成することになるシリコンウエハの基板100を直接接合等により貼り付けた後、基板100をエッチングして、インク液室150となる部分を形成する。ここで、液室150の底面を構成する振動板120の厚さが1〜3μmとなる時点でエッチングストップさせる(図2(E))。
【0039】
さらに、本発明は、振動板120とギャップ300を挟んで個別電極250との間におけるギャップ形成法に関するものであるので、他部品の組付けは図示していないが、インク供給路、流体抵抗等の構成要素を形成させた後、図1に示すごとく、基板100を構成している隔壁110にノズル10を有するノズルプレート50を従来と同様の製造方法を用いて接合させることにより、静電型インクジェットヘッドが形成される。
【0040】
今後の方向として、インク滴吐出性能を向上させるために前述のようにギャップ間隔300を広目に調整する方向もあり、該ギャップ300の間隔を広げることに対応してギャップスペーサの膜厚を厚くしなければならない。したがって、従来のごとく、ギャップスペーサの材料にシリコン酸化膜を用いている場合、該シリコン酸化膜の厚さを厚くしなければならないが、1.5μm厚さにシリコン酸化膜を形成するためには1100℃の高温酸化環境下において約12時間も酸化時間を必要とする。一方、ポリシリコンを用いる場合、同様のギャップ形状を得るためには、ポリシリコンの1.2μm厚の成膜に約6時間、さらに、絶縁膜となる酸化膜を0.3μm厚で形成するのに2時間の合計8時間で形成可能である。したがって、製造工期を短くでき、トータルの製造コストを安くすることができる。
【0041】
なお、ポリシリコン層220と電極基板210の単結晶シリコンとはウェットエッチングレートが前述のごとく大幅に異なるため、ほぼ選択的にポリシリコン層220のみのエッチングが可能となる。したがって、ギャップ300の間隔を規定するためのギャップスペーサの高さはポリシリコン層220の膜厚でほぼ決定され、次工程の酸化膜230,240形成後においても、ギャップスペーサの高さはほぼポリシリコン膜220の厚さ分のままとなる。すなわち、振動板120を構成する基板100を接合させて、ギャップ300を形成した場合、ギャップ300の間隔はポリシリコン層220の膜厚から個別電極250の膜厚と個別電極250の保護のための絶縁膜260の膜厚とを差し引いたものとなり、ギャップ300の間隔を精度良く、しかも、早く作り込むことができる。
【0042】
次に、本発明にかかる静電型インクジェットヘッドの第2の実施形態について、図3の製造プロセス工程図に基づいて説明する。本実施形態は前述の第1の実施形態と概ね同じであるが、電極基板210上にポリシリコン層220を形成させるに先立って、まず、シリコン酸化膜270を電極基板210上に薄く形成させている点が異なる。以下に、製造プロセス工程において、第1の実施形態と異なる特徴的な点について、図3を用いて説明する。
【0043】
まず、シリコンウエハからなる電極基板210を1000℃の酸素雰囲気中で熱酸化処理を行ない、電極基板210上に100Å程度の極く薄い膜厚のシリコン酸化膜270を形成させる。その後、CVD法により、シリコン酸化膜270上に1μmの膜厚のポリシリコン層220を成膜させる(図3(A))。
【0044】
次に、ポリシリコン層220に所望の個別電極パターンの形状に対応させた形状を形成させるために、ポリシリコン層220上にフォトレジスト層280を形成し、該フォトレジスト層280をフォトリソグラフィにより該所望の個別電極パターン形状に対応させた形状に形成する(図3(B))。
ここでは、個別電極パターンの形状が図1に示すごとき中心部で折れ曲がった形状の屈曲形状とする場合について示している。
【0045】
なお、かかる形状を形成させる他の方法として、形状に応じて開口率を変化させて光の透過率に変化を持たせたフォトマスクを利用することもできる。かかるフォトマスクを利用する場合、まず、前述のごとく、ポリシリコン層220上にフォトレジスト層をスピンコート法により塗布して形成させた後、前記フォトマスクを用いてフォトレジスト層を露光させて現像させることにより、所望の形状を有するフォトレジスト層を形成させることができる。
【0046】
次に、該フォトレジスト層280とポリシリコン層220とを深さ方向に同時に等方性および/または異方性ドライエッチング法により、エッチングを行うと、エッチングの進行に応じてフォトレジスト層280の屈曲形状がポリシリコン層220に転写されていく。本実施例においては、エッチングガスとしてCF4,O2の混合ガス系のプラズマを用いている。
【0047】
また、ドライエッチング中にプラズマ発光をモニタリングすることにより、正確なエッチング深度でエッチングストップさせることができる。すなわち、ポリシリコン層220の下面にあらかじめシリコン酸化膜270を形成させているので、エッチングが進み、ポリシリコン層220がなくなって、その下のシリコン酸化膜270が露出した時、プラズマ発光の波長強度が変化し、シリコン本来の発光波長の強度の光を検出すれば、ポリシリコン層220がなくなり、その下にあるシリコン酸化膜が露出していることになり、エッチングストップさせればよい。かかるエッチングストップを用いることにより、図1に示す個別電極250と対向配置される振動板120との間のギャップ300の間隔を、ポリシリコン層220の膜厚で正確に制御することが可能となり、強いては各印字ドットの印字特性を均一にすることができる。エッチングストップした時点で、フォトレジスト層280を除去することにより、屈曲形状のポリシリコン層を形成した電極基板210が得られる(図3(C))。
【0048】
なお、かかる個別電極パターンの形状に対応した屈曲形状を有するポリシリコン層220を形成した後は、第1の実施形態に示す図2(C)乃至図2(E)と同様の工程を行うことにより、インクジェットヘッドのアクチュエータ部を構成させることができる。すなわち、まず、屈曲形状のポリシリコン層220を形成した電極基板210全体を酸化処理を行うことにより、個別電極250の形成時に、電極基板210との絶縁膜層となるシリコン酸化膜240を電極基板210上に形成させ、また、ポリシリコン層220の上面と側面にも絶縁膜となるポリシリコン酸化膜230を形成させる(図3(D))。
【0049】
次いで、シリコン酸化膜240の上面およびポリシリコン酸化膜230の傾斜面に個別電極材料を折出形成させた後、屈曲形状を有する個別電極250の形状にパターニングを行ない、さらに、該個別電極250を保護するために、個別電極250上に絶縁膜260を成膜させて、パターニングを施す(図3(E))。
【0050】
個別電極250を形成した電極基板210に振動板120を構成することになるシリコンウエハの基板100を直接接合等により貼り付けた後、基板100をエッチングして液室150を形成させ、該液室の底面部の振動板120の厚さを1乃至3μmとする(図3(F))。
【0051】
電極基板210と基板100とを接合させることにより形成された個別電極250と振動板120とのギャップ300の間隔は、第1の実施形態の場合と同様に、ギャップスペーサを形成するポリシリコン層220の膜厚で主に制御される。したがって、前述のごとく、ドライエッチング深度をプラズマ発光のモニタリングによりエッチングストップさせれば、ポリシリコン層220の正確な膜厚を得ることができるので、所望のギャップ間隔を精度良く実現することが可能となる。
【0052】
次に、本発明にかかる静電型インクジェットヘッドの第3の実施形態について図4を用いて説明する。
図4は、該静電型インクジェットヘッドに関するアクチュエータ部の要部を示す断面図である。
すなわち、前述の第1および第2の実施形態においては、個別電極パターンの形状に応じた形状のポリシリコン層220を有する電極基板210上に熱酸化膜(正確に記述すると、ポリシリコン層220の上面と側面にはポリシリコン酸化膜230および電極基板210上にはシリコン酸化膜240)を形成しているが、本実施形態においては、かかる熱酸化膜の代わりに、0.5μm膜厚の高温酸化膜295を形成するものである。
ここで、高温酸化膜とは、LPCVD装置により、600℃以上の高温で形成される熱CVD酸化膜すなわちHTO(High-Temperature-Oxide)膜のことであり、CVD膜であるので、上記熱酸化膜に比して、折出レートが高く、短時間で所望の膜厚を得ることができる特徴を有している。
【0053】
なお、高温酸化膜295である熱CVD酸化膜の膜厚はポリシリコン層220上でも、電極基板210上でも同じ厚さ(0.5μm厚)に形成されるので、ギャップスペーサの高さは、第1および第2の実施形態の場合と同様に、ほぼポリシリコン層220の膜厚分となる。したがって、前述の第1および第2の実施形態と同様に、該ポリシリコン層220の膜厚を正確に制御して作製することにより、個別電極250と振動板120との間のギャップ300の間隔を精度良く形成することができる。
【0054】
また、高温酸化膜295の製造方法についても、第1の実施形態における製造工程を示す図2(C)の全体酸化工程の代わりに、CVD法によりポリシリコン層220を有する電極基板210を600℃以上の高温で酸化処理させ、0.5μmの膜厚の熱CVD酸化膜を折出形成させる工程とする以外は、第1の実施形態における製造工程と同様である。
【0055】
次に、本発明にかかる静電型インクジェットヘッドの第4の実施形態について図5を用いて説明する。
図5は、該静電型インクジェットヘッドに関するアクチュエータ部の要部を示す断面図である。
まず、電極基板210となる結晶軸<100>シリコンウエハにはリン、砒素あるいはボロンを0.01乃至0.1Ω・cm含有させているものを用いる。該電極基板210上に個別電極250のパターン形状に応じてパターニングされたポリシリコン層225が形成されているが、該ポリシリコン層225にはリン、砒素あるいはボロンがシート抵抗値5乃至40Ω/□程度になる濃度でドープされているので、導電性を有するポリシリコン層となっている。
また、振動板120を構成する基板100および電極基板210の双方ともポリシリコン層220に対する接触面積が全印字ドットにわたって同一の大きさに形成されている。
したがって、振動板120の電位を全印字ドットに対して同一の低抵抗値で電極基板側210側から得ることができ、振動板120の電位の安定化を図ることができる。また、振動板120を形成する基板100側に特別の電極端子を備えることが不要となるので、電気的配線の自由度が増し、設計や製造プロセスにも好ましい効果を提供することができる。
【0056】
かかる静電型インクジェットヘッドの製造方法について、以下に、図6を用いて説明する。
まず、結晶軸<100>で、リン、砒素あるいはボロンを0.01乃至0.1Ω・cm含有させたシリコンウエハである電極基板210上の全面にポリシリコン層220をCVD法により1μmの厚さに折出させて成膜させる(図6(A))。
【0057】
次いで、第2の実施形態の場合と同様に、フォトレジストパターンをポリシリコン層220上に形成した後、エッチングガスとしてCF4とO2との混合ガス系のプラズマを用いて等方性および/または異方性ドライエッチングを行ない、個別電極パターン形状に応じた形状にポリシリコン層220をパターニングする。ここで、第2の実施形態に示す如く、該ポリシリコン層220の形状を非平行ギャップ形状とさせることもできる。かかるパターニングが終了した後、フォトレジストを除去する(図6(B))。
【0058】
次に、ポリシリコン層220の上面に対してリンを折出させた後、フッ酸を用いてリンガラスエッチングを行なう。ポリシリコン層220内にはリンがドープされ低抵抗の特性をもつ導電性ポリシリコン層225が形成される(図6(C))。単結晶シリコンモニタを用いてシート抵抗値を測定し、5乃至40Ω/□となるように、ドープされているリンの濃度を制御する。また、リンの代わりに、砒素をポリシリコン層220にドープさせても、同様に、ポリシリコン層220にオーミックな特性を与えることができる。なお、電極基板210がP型シリコンであり、振動板120を構成する基板100もP型シリコンである場合には、ボロンを折出させてポリシリコン層220にボロンをドープさせて、ポリシリコン層220を電気的に低抵抗のオーミック特性を有する導電性ポリシリコン層225とさせることもできる。
【0059】
その後、低抵抗オーミック特性を有する導電性ポリシリコン層225を形成した電極基板210全体を酸化処理し、導電性ポリシリコン層225の上面と側面にポリシリコン酸化膜235を電極基板210上には熱シリコン酸化膜245を膜厚0.5μmに形成させる(図6(D))。
なお、導電性ポリシリコン層225、電極基板210共にリンを含有するシリコンの酸化膜であるので、増速して酸化が進むが、導電性ポリシリコン層225と電極基板210とはほぼ同程度の濃度のリンがドープされているので、ポリシリコン酸化膜235の膜厚と熱シリコン酸化膜245の膜厚とはほぼ同じ厚さになる。
【0060】
次いで、電極材料(TiN等)をシリコン酸化膜245上に折出させた後、個別電極250の形状にパターニングを施し、さらに、個別電極250を保護するために、個別電極250上に絶縁膜260を成膜させた後、パターニングを行なう。
その後、導電性ポリシリコン層225の上面に形成されているポリシリコン酸化膜235をフォトレジストにより除去する(図6(E))。
【0061】
次に、振動板120を構成することになるシリコンの基板100を直接接合などにより導電性ポリシリコン層225に貼り付けた後、基板100をエッチングして、液室150となる部分を形成する。ここで、液室150の底面を構成する振動板120の厚さは1乃至3μmとなる時点でエッチングストップさせるように制御する(図6(F))。
なお、振動板120を構成するシリコンの基板100も、電極基板210と同様に、0.01乃至0.1Ω・cmの抵抗値のものを用いる。
【0062】
【発明の効果】
(請求項1)および(請求項6)における効果
ギャップスペーサの材料にポリシリコン層を用いているので、電極基板を形成する単結晶シリコンとのウェットエッチングレートが大幅に異なることを利用してギャップスペーサの高さを構成するポリシリコン層のエッチング深度を精度よく制御することが可能であり、強いては振動板と個別電極とのギャップの寸法精度も向上させることができ、静電型インクジェットヘッドの製造時の歩留りを高めることができる。また、静電型インクジェットヘッドの印字ドットの大きさや位置のばらつきも少ない高印刷品質を達成できる。
【0063】
(請求項2)および(請求項7)における効果
ポリシリコン層の下側にシリコン酸化膜を形成させるので、振動板と非平行な個別電極の形状に対応させて、傾斜形状を有するポリシリコン層を形成させるためにドライエッチングを施す場合に、前記ポリシリコン層の下側にあるシリコン酸化膜が露出した際に、シリコン本来の発光波長強度を有する光を検出することによりエッチングストップを行うことができる。したがって、前記ポリシリコン層のエッチング深度を精度よく制御することができるので、(請求項1)および(請求項6)と同様の効果が得られる。また、個別電極形状の自由度が増し、振動板との非平行ギャップの形成がより容易となるので、静電型インクジェットヘッドの低電圧駆動を実現できる。
【0064】
(請求項3),(請求項4),(請求項8)および(請求項9)における効果
ギャップスペーサであるポリシリコン層と個別電極との間の電気的絶縁性が得られるので、電気的に安定した高品質の振動板駆動が可能となる。また、個別電極の下にも前記ポリシリコン層上面に形成したポリシリコン酸化膜または熱CVD酸化膜と同一の膜厚の酸化膜を形成させることができるので、振動板と個別電極とのギャップ間隔を、主に、ポリシリコン層のギャップスペーサの高さで制御することが可能であり、(請求項1)および(請求項6)と同様の効果が得られる。
【0065】
(請求項5)および(請求項10)における効果
ポリシリコン層にリンあるいは砒素あるいはボロンをドープすることにより低抵抗の導電性ポリシリコン層とすることができるので、振動板と電極基板との電気的な導通を可能とし、振動板の電位を全印字ドットにわたり電極基板の裏面を利用して得ることができる。したがって、振動板を構成する基板上に特別の電極端子を備えさせることが不要であり、電気的配線の自由度が増し、設計や製造プロセスに好ましい効果が得られる。また、振動板の電位を全印字ドットに対して同一の低抵抗値を介して電極基板側から得ることができるので、振動板の電位の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる静電型インクジェットヘッドに関するアクチュエータ部の要部の第1の実施形態を示す断面図である。
【図2】 本発明にかかる静電型インクジェットヘッドに関するアクチュエータ部の製造工程の第1の実施形態を示すための製造プロセス工程図である。
【図3】 本発明にかかる静電型インクジェットヘッドに関するアクチュエータ部の製造工程の第2の実施形態を示すための製造プロセス工程図である。
【図4】 本発明にかかる静電型インクジェットヘッドに関するアクチュエータ部の要部の第3の実施形態を示す断面図である。
【図5】 本発明にかかる静電型インクジェットヘッドに関するアクチュエータ部の要部の第4の実施形態を示す断面図である。
【図6】 本発明にかかる静電型インクジェットヘッドに関するアクチュエータ部の製造工程の第4の実施形態を示すための製造プロセス工程図である。
【図7】 従来の静電型インクジェットヘッドの構成を示す図である。
【図8】 従来の静電型インクジェットヘッドにおける別の構成を示す図である。
【符号の説明】
10…ノズル、50…ノズルプレート、100…基板、110…隔壁、120…振動板、150…液室、210…電極基板、220…ポリシリコン層、225…導電性ポリシリコン層、230,235…ポリシリコン酸化膜、240,245…シリコン酸化膜、250…個別電極、260…絶縁膜、270…シリコン酸化膜、280…フォトレジスト層、295…高温酸化膜(熱CVD酸化膜)、300…ギャップ、301…(第1の)基板、302…電極基板、304…ノズル孔、305…振動板、306…液室、321…個別電極、402…(第1の)基板、404…電極基板(ガラス基板)、405…液室、410…個別電極、411…ノズル孔、415…絶縁膜、451…振動板。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a recording head for an ink jet printer (electrostatic ink jet head) having an electrostatic actuator utilizing electrostatic force, and more specifically, an electrostatic ink jet head applied to a printer, a copying machine, a facsimile machine and the like. And a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an electrostatic inkjet head that discharges ink droplets by using electrostatic force is opposed to the vibration plate and a substrate that forms a vibration plate that is part of a liquid chamber communicating with the ink discharge nozzle. And an electrode substrate having individual electrodes disposed opposite to each other with a gap on the opposite side of the liquid chamber, and applying a voltage between the diaphragm and the individual electrodes Then, by deforming the diaphragm and generating pressure in the liquid chamber, the ink operates to be ejected from the nozzles.
[0003]
In an electrostatic inkjet head, in order to improve ink ejection performance, suppress variation in print quality, and reduce the driving voltage, the pressure applied to the diaphragm is applied between the diaphragm and the individual electrodes. Since it is inversely proportional to the square of the gap distance, the structure of the gap is becoming more and more important, such as improving the gap gap dimensional accuracy, narrowing the gap gap, and devising the shape of the gap gap. . Various measures have conventionally been taken with respect to the means for forming such a gap structure.
[0004]
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 6-071882 “Inkjet Head and Manufacturing Method Thereof”, as shown in FIG. 7, any one of bonding surfaces of a substrate 301 forming a diaphragm 305 and an electrode substrate 302 having an individual electrode 321. One or both surfaces are surrounded by SiO 2 so as to surround the vibration chamber 305 and the individual electrode 321 respectively. 2 Films 341 and 342 are formed, and the SiO 2 2 An example is disclosed in which the gap dimension is set to 0.05 to 2.0 μm by maintaining the film thicknesses of the films 341 and 342 with constant accuracy. That is, SiO 2 Films 341 and 342 are formed as gap spacers, and the SiO 2 2 The film is formed with high accuracy using various methods such as a thermal oxidation method, a vapor deposition method, a sputtering method, and a CVD method.
[0005]
In Japanese Patent Laid-Open No. 9-039235, “Inkjet Head and Driving Method Therefor”, as shown in FIG. 8, the gap G between the diaphragm 451 and the individual electrode 410 has a small gap G1, an intermediate gap G2, and a large gap G2. A stepped step is provided on the electrode substrate 404 so as to form a step with the gap G3, and an individual electrode 410 is formed on the step.
Even when the same drive voltage is applied, the portion of the diaphragm 451 corresponding to the gap G1 smaller than the portion of the diaphragm 451 corresponding to the larger gaps G2 and G3 is first attracted to the individual electrode 410 side. Starting from the site, elastic displacement is gradually induced over the entire diaphragm 451. Further, the amount of contact of the vibration plate 451 with the insulating film 415 formed on the individual electrode 410 can be changed stepwise according to the amount of deflection of the vibration plate 451, so that the compliance of the ink vibration system is stepped. By changing the shape, the ejection characteristics such as the ejection amount and size of the ink droplets can be controlled.
The electrode substrate for forming such a stepped step is made of borosilicate glass, and if the step is formed with high dimensional accuracy, excellent ink discharge performance can be achieved.
[0006]
In Japanese Patent Laid-Open No. 9-193375 “Recording Head”, a non-parallel gap is formed between a substrate on which a vibration plate and an electrode substrate having individual electrodes are arranged in non-parallel. Cases have been disclosed. By adopting such a non-parallel arrangement, a large electrostatic force acts on the part with the smallest gap width, so when the position of the diaphragm in the part begins to bend and the gap interval begins to narrow, the part becomes the starting point. As a result, the distance between the peripheral diaphragm and the individual electrodes is gradually reduced. Accordingly, a large displacement can be obtained with a low driving voltage, and variations in the ink ejection amount and ejection speed can be suppressed.
The formation of such a non-parallel gap is realized by forming the electrode substrate in a non-parallel shape and attaching individual electrodes on the non-parallel electrode substrate.
[0007]
Alternatively, a method for realizing low voltage driving by gradually decreasing the gap between the substrate forming the diaphragm and the electrode substrate having the individual electrodes from the central portion toward the peripheral portion of the individual electrodes has already been presented. (Japanese Patent Application No. 11-349783). By optimizing the shape of the non-parallel gap that gradually decreases the gap interval toward the periphery, the driving voltage at which the diaphragm is displaced can be lowered or the amount of displacement can be increased. It is also possible. The non-parallel gap is formed by first forming a photoresist layer formed on the electrode substrate into the gap shape by photolithography, and then using the photoresist layer as a mask to the electrode substrate material. On the other hand, a method for transferring a desired gap shape to the electrode substrate material by simultaneously performing isotropic and / or anisotropic etching on the photoresist layer and the electrode substrate has been proposed.
[0008]
Further, the following example is also presented as a specific example in which the photoresist layer is formed in the non-parallel gap shape. That is, after applying a photoresist on an electrode substrate (or an insulating film on the electrode substrate), using a photomask having a characteristic that scattered light is scattered, the central portion of the photomask is exposed on the exposed region of the photoresist layer. Then, the photoresist layer is exposed deeply and shallowly at the periphery of the photomask to form the non-parallel gap shape. Alternatively, the following example is also presented as another example of forming the non-parallel gap shape. In other words, once the photoresist has been opened, the photoresist is further applied in a stepped shape to form a photoresist layer with a smooth convex shape toward the diaphragm side at the periphery of the opening. Then, heat treatment is performed to form the photoresist layer smoothly. By simultaneously etching the photoresist layer and the electrode substrate having such a shape to transfer the shape of the resist layer to the electrode substrate, an electrode substrate having a highly flexible shape can be formed.
[0009]
Alternatively, the following method may be used as a method of manufacturing the electrode substrate that forms a gap shape non-parallel to the diaphragm.
A photoresist layer is formed on the electrode substrate (or a single insulating film formed on the electrode substrate), and then non-parallel to the photoresist layer by photolithography using a photomask in which the transmittance gradually changes. The photoresist layer and the electrode substrate material (or the insulating film on the electrode substrate) are simultaneously etched to transfer the non-parallel step shape formed on the photoresist layer to the electrode substrate material. Let
[0010]
In the electrostatic ink jet head, as described above, various gap structures are formed using various manufacturing methods to improve ink ejection performance and enable low voltage driving.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is difficult to accurately form the gap dimension formed between the diaphragm and the individual electrodes in a short time in the configurations and manufacturing methods of various conventional ink jet heads.
For example, in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-071882, a single-layer SiO 2 is used as a gap spacer for securing the gap. 2 Although it is disclosed that a film is used and the gap interval is set to 0.05 μm or more and 2.0 μm or less, a method for forming the gap interval dimension and a control means at the time of manufacturing related to the gap interval are not disclosed. In addition, as a material of the gap spacer, a single layer of SiO 2 Since a film is used, the SiO 2 Formation of the film requires a thermal oxidation treatment at a high temperature for a long time (for example, about 12 hours at 1100 ° C.).
[0012]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-193375 discloses a configuration in which a non-parallel step is formed in an electrode substrate or a single silicon insulating film formed on the electrode substrate in order to form a non-parallel gap shape. It is not intended for multilayer / polycrystalline films. Further, since the control regarding the depth accuracy of the step for forming the non-parallel gap is performed by the etching rate ratio of the single insulating film and the photoresist or the etching rate and the etching time, the dimensional accuracy of the gap interval is related. , With the disadvantage that the variation tends to be large.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of such problems, and has the following four objects.
A first object of the present invention relates to a material for a gap spacer and a method for forming the gap spacer. A conventional gap spacer material often uses a thermal oxide film, and forming a thermal oxide film having a thickness of 2 μm or more requires an oxidation process for a long time at a high temperature, resulting in an increase in manufacturing cost. In order to solve such a problem, the present invention reduces the manufacturing process time and the manufacturing cost by applying polysilicon, which has a higher film growth rate, as a gap spacer material than a single thermal oxide film. It is something to be done. As a future direction of electrostatic inkjet heads, in order to ensure high-speed and high-definition printing quality, the print bit cell is designed so that the discharge nozzle density can be improved with a constant ink droplet volume. There is also a direction to reduce the area, that is, the printed dot cell area as much as possible, and further to adjust the gap interval wide by making the diaphragm thinner, and the material and method for forming such a gap spacer are becoming more important. It is coming.
[0014]
The second object of the present invention relates to a manufacturing method for improving the dimensional accuracy of the gap interval. When forming the gap interval having a great influence on the driving voltage and the ink discharge amount in the electrostatic ink jet head, by stopping the etching of an oxide film or the like that also becomes a gap spacer material, The manufacturing process, such as determining the shape of the electrode substrate for forming the non-parallel gap shape, involves technical difficulties in terms of dimensional accuracy. In the present invention, it is an object of the present invention to provide a manufacturing method that stabilizes the gap interval dimension and reduces the variation of the interval dimension.
[0015]
The third object of the present invention is to provide a gap manufacturing method having a high degree of freedom with respect to the gap shape. In other words, low voltage drive is possible, multi-stage control of ink discharge amount is possible, and the electrostatic type that forms non-parallel gaps has advantages such as the ability to reduce variations in ink discharge amount and discharge speed An inkjet head can be manufactured, and furthermore, a manufacturing method capable of manufacturing such an electrostatic inkjet head at low cost, high reliability, high performance, and low variation is also provided.
[0016]
The fourth object of the present invention relates to the stability of the diaphragm potential. That is, by doping a polysilicon with impurities such as phosphorus or boron to make it conductive, and providing a manufacturing method using such a conductive polysilicon as a gap spacer, On the other hand, it is possible to obtain a stable potential from the electrode substrate side with no variation in diaphragm potential.
[0017]
Specifically, the following means for solving are provided. That is, according to the first aspect of the present invention, a diaphragm that forms part of a liquid chamber that communicates with a nozzle that ejects ink, and an individual electrode that is disposed to face the diaphragm through a gap are disposed. In an electrostatic ink jet head that performs recording on a recording medium by discharging ink from the liquid chamber from the nozzle by deforming the diaphragm by electrostatic force, the diaphragm and the individual substrate The main material of the gap spacer that forms the gap between the electrodes is formed of a polysilicon layer. , Doping the polysilicon layer with phosphorus, arsenic or boron It is characterized by being.
[0018]
According to a second aspect of the invention, in the first aspect of the invention, a silicon oxide film is formed between the polysilicon layer and the electrode substrate.
[0019]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a polysilicon oxide film is formed on an upper surface and a side surface of the polysilicon layer.
[0020]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the policy Re A thermal CVD oxide film is formed on the upper surface and the side surface of the con layer.
[0022]
Claim 5 The invention includes a diaphragm that forms part of a liquid chamber that communicates with a nozzle that ejects ink, an electrode substrate on which an individual electrode that is disposed to face the diaphragm with a gap interposed therebetween, The electrostatic inkjet head according to claim 1, further comprising a gap spacer that forms the gap between the diaphragm and the individual electrode, wherein the gap spacer material is mainly formed of a polysilicon layer. In the manufacturing method, a step of forming the polysilicon layer on the electrode substrate using a CVD method, and forming a photoresist pattern having a shape corresponding to a desired shape of the individual electrode pattern on the polysilicon layer. Then, by etching the photoresist pattern, the shape of the photoresist pattern is transferred to the polysilicon layer to obtain a desired shape. A step of forming the polysilicon layer And forming the polysilicon layer, and then doping phosphorus, arsenic, or boron on the upper surface of the polysilicon layer and doping the polysilicon layer with phosphorus, arsenic, or boron; It is characterized by having.
[0023]
Claim 6 The invention of claim 5 In the invention, prior to the step of forming the polysilicon layer on the electrode substrate, the step of subjecting the electrode substrate to a thermal oxidation process to form a thin silicon oxide film on the electrode substrate; and the silicon oxide film Forming a polysilicon layer on the polysilicon layer by a CVD method; and forming a photoresist pattern having a shape corresponding to a desired shape of the individual electrode pattern on the polysilicon layer; and etching the photoresist pattern To transfer the shape of the photoresist pattern to the polysilicon layer to form the polysilicon layer having a desired shape.
[0024]
Claim 7 The invention of claim 5 Or 6 In the present invention, the method includes a step of forming a thin polysilicon oxide film on an upper surface and a side surface of the polysilicon layer by performing thermal oxidation after forming the polysilicon layer having a desired shape. Is.
[0025]
Claim 8 The invention of claim 5 Or 6 In the present invention, after the formation of the polysilicon layer having a desired shape, a thin thermal CVD oxide film is formed on the upper surface and side surfaces of the polysilicon layer by a CVD method.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A configuration of an electrostatic ink jet head according to the present invention and a method for manufacturing the ink jet head will be described below with reference to the drawings.
Each figure shows only one print bit cell (that is, print dot cell) for the sake of simplicity, but in practice, a plurality of print bit cells (print dot cells) are equal on the same substrate. The electrostatic ink jet head is formed at intervals.
First, a first embodiment of an electrostatic ink jet head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
[0028]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of an actuator part relating to an electrostatic ink jet head according to the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 210 denotes an electrode substrate serving as a support substrate for disposing the individual electrodes 250. The electrode substrate 210 is opposed to the diaphragm 120 through a gap 300 having a minute width and is covered with an insulating film 260. The electrodes, that is, the individual electrodes 250 are attached to the substrate 100 constituting the diaphragm 120 by direct bonding or the like. Here, a minute gap 300 is formed between the diaphragm 120 and the individual electrode 250 (precisely, the insulating film 260 formed on the individual electrode 250) disposed at a position facing the diaphragm 120. Therefore, when a voltage is applied between the individual electrode 250 and the diaphragm 120, the diaphragm 120 is displaced to the individual electrode 250 side by an electrostatic force. When the applied voltage is restored to the original 0 level, the ink is recorded through the nozzle 10 connected from the liquid chamber 150 by the force of the displaced diaphragm 120 to return to the original position by the elastic force. It is discharged toward the surface.
[0029]
In addition, a polysilicon layer 220 is formed on the electrode substrate 210 as a gap spacer for ensuring a gap interval between the diaphragm 120 and the individual electrode 250. Together with the polysilicon oxide film 230 and the silicon oxide film 240, The polysilicon layer 220 is formed such that the dimensional accuracy of each film thickness is controlled within a certain dimensional error. A method for forming the polysilicon layer 220 and the polysilicon oxide film 230 will be described in detail later.
[0030]
Note that the present invention relates to a method of forming a gap between the diaphragm 120 and the individual electrode 250 facing each other with the gap 300 interposed therebetween, and other components are not shown in FIG. In the same manner as described above, an electrostatic ink jet head is manufactured by assembling components such as an ink supply path and a fluid resistance to the actuator portion having the configuration shown in FIG.
[0031]
Further, in the electrostatic ink jet head shown in FIG. 1, from one end of the individual electrode 250 to the center of the individual electrode 250 for the purpose of lowering the drive voltage and controlling the number of ejected ink droplets in multiple steps. Accordingly, the individual electrode 250 is formed in a shape non-parallel to the diaphragm 120 so that the gap 300 between the diaphragm 120 and the diaphragm 120 at a position facing the individual electrode 250 gradually increases. In the remaining portion, the individual electrode 250 has a shape bent at the center so that the gap shape with the diaphragm 120 is parallel. The insulating film 260 on the individual electrode 250 is for preventing a short circuit between the individual electrode 250 and the diaphragm 120 when the diaphragm 120 is displaced. The insulating film 260 is formed on the diaphragm 120 side. However, the same effect can be achieved. In addition, the insulating film 260 can be omitted when the diaphragm 120 and the individual electrode 250 are operated by a driving method in which the diaphragm 120 and the individual electrode 250 are not in direct contact.
[0032]
Note that the shape of the gap 300 formed using the above-described bent individual electrodes 250 is merely an example, and other gap shapes may be used according to the purpose.
Furthermore, as will be described later, a silicon oxide film may be formed between the polysilicon layer 220 and the electrode substrate 210.
[0033]
Next, a manufacturing method of the electrostatic ink jet head according to the present invention will be described with reference to a manufacturing process step diagram shown in FIG. Here, FIG. 2 shows a process of manufacturing the main part of the actuator part of the electrostatic ink jet head. The actuator part manufactured in the process is subjected to an ink supply path, As described above, the electrostatic ink jet head can be manufactured by assembling the fluid resistance, the nozzle plate and the like.
[0034]
In FIG. 2, first, a polysilicon layer 220 that forms a gap spacer on an electrode substrate 210 made of a silicon wafer having a crystal axis <100> containing phosphorus or boron in an amount of 0.01 to 0.1 Ω · cm. A film is formed to a thickness of 1 μm by the CVD method (FIG. 2A).
[0035]
Next, after forming a photoresist pattern having a shape corresponding to the shape of the formation area of the desired individual electrode pattern on the polysilicon layer 220, a silicon etchant (that is, a solution of hydrofluoric acid: nitric acid = 1: 100) is added. Wet etching is used. When single crystal silicon is used for the electrode substrate 210, the etching rate is different when the etching reaches the interface between the polysilicon layer 220 and the electrode substrate 210 due to the difference in the etching rate between the polysilicon layer 220 and the single crystal silicon. Since it is abruptly delayed, the wet etching is terminated at this point, and the photoresist is removed (FIG. 2B). That is, in this embodiment, desired etching is performed by etching time management, and etching is stopped at a position where a desired gap interval can be secured.
[0036]
Further, the entire electrode substrate 210 having the polysilicon layer 220 is oxidized, and a silicon oxide film 240 that becomes an insulating layer with respect to the electrode substrate 210 is formed on the electrode substrate 210 when the individual electrodes are formed. A polysilicon oxide film 230 serving as an insulating film is formed with a thickness of 0.5 μm on the upper and side surfaces (FIG. 2C).
[0037]
Next, an individual electrode material (TiN or the like) is formed by bending on the silicon oxide film 240, and then patterned into the shape of the individual electrode 250. Further, in order to protect the individual electrode 250, the individual electrode 250 Then, an insulating film 260 is formed and patterned. If the individual electrode material is TiN, the shape of the individual electrode 250 can be etched with ammonia water (added with hydrogen peroxide solution) (FIG. 2D).
[0038]
The substrate 100 of the silicon wafer that forms the vibration plate 120 is attached to the electrode substrate 210 having the individual electrode 250 and the insulating film 260 and having the polysilicon layer 220 and the polysilicon oxide film 230 by direct bonding or the like. Then, the substrate 100 is etched to form a portion that becomes the ink liquid chamber 150. Here, the etching is stopped when the thickness of the diaphragm 120 constituting the bottom surface of the liquid chamber 150 becomes 1 to 3 μm (FIG. 2E).
[0039]
Furthermore, since the present invention relates to a gap forming method between the diaphragm 120 and the individual electrode 250 with the gap 300 interposed therebetween, assembly of other parts is not shown, but an ink supply path, fluid resistance, etc. Then, as shown in FIG. 1, the nozzle plate 50 having the nozzles 10 is joined to the partition walls 110 constituting the substrate 100 by using a manufacturing method similar to that of the conventional type. An ink jet head is formed.
[0040]
As a future direction, there is a direction in which the gap interval 300 is adjusted to be wide as described above in order to improve the ink droplet ejection performance, and the film thickness of the gap spacer is increased in response to the increase in the gap 300 interval. Must. Therefore, when a silicon oxide film is used as a material for the gap spacer as in the prior art, the thickness of the silicon oxide film must be increased. In order to form a silicon oxide film with a thickness of 1.5 μm, however, Oxidation time is required for about 12 hours in a high temperature oxidation environment of 1100 ° C. On the other hand, in the case of using polysilicon, in order to obtain the same gap shape, a polysilicon film having a thickness of 1.2 μm is formed for about 6 hours, and an oxide film serving as an insulating film is formed with a thickness of 0.3 μm. Can be formed in a total of 8 hours. Therefore, the manufacturing period can be shortened and the total manufacturing cost can be reduced.
[0041]
Since the wet etching rate is significantly different between the polysilicon layer 220 and the single crystal silicon of the electrode substrate 210 as described above, only the polysilicon layer 220 can be etched almost selectively. Therefore, the height of the gap spacer for defining the gap 300 is substantially determined by the thickness of the polysilicon layer 220. Even after the oxide films 230 and 240 in the next process are formed, the height of the gap spacer is substantially the same as the height of the gap spacer. The thickness of the silicon film 220 remains as it is. That is, when the substrate 100 constituting the vibration plate 120 is bonded to form the gap 300, the gap 300 is spaced from the thickness of the polysilicon layer 220 to protect the individual electrode 250 and the individual electrode 250. The thickness of the insulating film 260 is subtracted, and the gap 300 can be accurately and quickly formed.
[0042]
Next, a second embodiment of the electrostatic inkjet head according to the present invention will be described based on the manufacturing process step diagram of FIG. The present embodiment is substantially the same as the first embodiment described above, but before forming the polysilicon layer 220 on the electrode substrate 210, first, the silicon oxide film 270 is formed thinly on the electrode substrate 210. Is different. Hereinafter, characteristic points different from the first embodiment in the manufacturing process steps will be described with reference to FIG.
[0043]
First, the electrode substrate 210 made of a silicon wafer is thermally oxidized in an oxygen atmosphere at 1000 ° C. to form a silicon oxide film 270 having a very thin film thickness of about 100 mm on the electrode substrate 210. Thereafter, a polysilicon layer 220 having a thickness of 1 μm is formed on the silicon oxide film 270 by CVD (FIG. 3A).
[0044]
Next, in order to form a shape corresponding to the shape of a desired individual electrode pattern on the polysilicon layer 220, a photoresist layer 280 is formed on the polysilicon layer 220, and the photoresist layer 280 is formed by photolithography. A shape corresponding to a desired individual electrode pattern shape is formed (FIG. 3B).
Here, the case where the shape of the individual electrode pattern is a bent shape bent at the center as shown in FIG. 1 is shown.
[0045]
As another method for forming such a shape, a photomask in which the aperture ratio is changed according to the shape to change the light transmittance can be used. When using such a photomask, first, as described above, after forming a photoresist layer on the polysilicon layer 220 by spin coating, the photoresist layer is exposed and developed using the photomask. By doing so, a photoresist layer having a desired shape can be formed.
[0046]
Next, when the photoresist layer 280 and the polysilicon layer 220 are etched simultaneously in the depth direction by an isotropic and / or anisotropic dry etching method, the photoresist layer 280 is formed in accordance with the progress of the etching. The bent shape is transferred to the polysilicon layer 220. In this embodiment, CF is used as an etching gas. Four , O 2 The mixed gas system plasma is used.
[0047]
In addition, by monitoring plasma emission during dry etching, etching can be stopped at an accurate etching depth. That is, since the silicon oxide film 270 is formed on the lower surface of the polysilicon layer 220 in advance, when the etching proceeds, the polysilicon layer 220 disappears and the underlying silicon oxide film 270 is exposed, the wavelength intensity of plasma emission If the light having the intensity of the light emission wavelength inherent to silicon is detected, the polysilicon layer 220 is eliminated and the underlying silicon oxide film is exposed, and etching may be stopped. By using such an etching stop, it is possible to accurately control the gap 300 between the individual electrode 250 shown in FIG. If it is strong, the printing characteristic of each printing dot can be made uniform. When the etching is stopped, the photoresist layer 280 is removed, whereby an electrode substrate 210 having a bent polysilicon layer is obtained (FIG. 3C).
[0048]
After forming the polysilicon layer 220 having a bent shape corresponding to the shape of the individual electrode pattern, the same steps as those in FIGS. 2C to 2E shown in the first embodiment are performed. Thereby, the actuator part of an inkjet head can be comprised. That is, first, by oxidizing the entire electrode substrate 210 on which the bent polysilicon layer 220 is formed, the silicon oxide film 240 serving as an insulating film layer with the electrode substrate 210 is formed in the electrode substrate when the individual electrode 250 is formed. A polysilicon oxide film 230 is formed on the upper surface and side surfaces of the polysilicon layer 220 as well as an insulating film (FIG. 3D).
[0049]
Next, an individual electrode material is folded and formed on the upper surface of the silicon oxide film 240 and the inclined surface of the polysilicon oxide film 230, followed by patterning into the shape of the individual electrode 250 having a bent shape. In order to protect, an insulating film 260 is formed over the individual electrode 250 and patterned (FIG. 3E).
[0050]
After the silicon wafer substrate 100 constituting the vibration plate 120 is attached to the electrode substrate 210 on which the individual electrode 250 is formed by direct bonding or the like, the substrate 100 is etched to form the liquid chamber 150, and the liquid chamber The thickness of the diaphragm 120 at the bottom of the substrate is 1 to 3 μm (FIG. 3F).
[0051]
The gap 300 between the individual electrode 250 and the diaphragm 120 formed by bonding the electrode substrate 210 and the substrate 100 is the polysilicon layer 220 that forms the gap spacer, as in the first embodiment. It is mainly controlled by the film thickness. Therefore, as described above, if the dry etching depth is stopped by monitoring the plasma emission, the accurate film thickness of the polysilicon layer 220 can be obtained, so that a desired gap interval can be realized with high accuracy. Become.
[0052]
Next, a third embodiment of the electrostatic inkjet head according to the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the main part of the actuator part relating to the electrostatic ink jet head.
That is, in the first and second embodiments described above, a thermal oxide film (more precisely, the polysilicon layer 220 is formed on the electrode substrate 210 having the polysilicon layer 220 having a shape corresponding to the shape of the individual electrode pattern. A polysilicon oxide film 230 and a silicon oxide film 240) are formed on the upper and side surfaces, and on the electrode substrate 210. In this embodiment, instead of the thermal oxide film, a high temperature of 0.5 .mu.m is formed. An oxide film 295 is formed.
Here, the high temperature oxide film is a thermal CVD oxide film formed at a high temperature of 600 ° C. or higher by an LPCVD apparatus, that is, an HTO (High-Temperature-Oxide) film. Compared with a film, the folding rate is high, and a desired film thickness can be obtained in a short time.
[0053]
The film thickness of the thermal CVD oxide film, which is the high temperature oxide film 295, is formed to the same thickness (0.5 μm thickness) on the polysilicon layer 220 and the electrode substrate 210. Similar to the case of the first and second embodiments, the film thickness is approximately the thickness of the polysilicon layer 220. Accordingly, as in the first and second embodiments described above, the gap 300 between the individual electrode 250 and the diaphragm 120 is formed by accurately controlling the film thickness of the polysilicon layer 220. Can be formed with high accuracy.
[0054]
Also for the manufacturing method of the high-temperature oxide film 295, the electrode substrate 210 having the polysilicon layer 220 is formed at 600 ° C. by the CVD method instead of the entire oxidation process of FIG. 2C showing the manufacturing process in the first embodiment. The manufacturing process in the first embodiment is the same as that in the first embodiment except that the oxidation process is performed at the above high temperature and the thermal CVD oxide film having a thickness of 0.5 μm is formed.
[0055]
Next, a fourth embodiment of the electrostatic inkjet head according to the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a main part of an actuator part relating to the electrostatic ink jet head.
First, the crystal axis <100> silicon wafer used as the electrode substrate 210 is one containing phosphorus, arsenic, or boron containing 0.01 to 0.1 Ω · cm. A polysilicon layer 225 patterned in accordance with the pattern shape of the individual electrode 250 is formed on the electrode substrate 210. Phosphorus, arsenic, or boron has a sheet resistance value of 5 to 40Ω / □ on the polysilicon layer 225. Since it is doped at a concentration that is about a level, it is a polysilicon layer having conductivity.
Further, both the substrate 100 and the electrode substrate 210 constituting the vibration plate 120 have the same contact area with respect to the polysilicon layer 220 over all print dots.
Therefore, the potential of the diaphragm 120 can be obtained from the electrode substrate side 210 side with the same low resistance value for all the printing dots, and the potential of the diaphragm 120 can be stabilized. In addition, since it is not necessary to provide a special electrode terminal on the substrate 100 side on which the diaphragm 120 is formed, the degree of freedom of electrical wiring is increased, and a favorable effect can be provided for the design and manufacturing process.
[0056]
A method for manufacturing such an electrostatic inkjet head will be described below with reference to FIG.
First, a polysilicon layer 220 is deposited to a thickness of 1 μm on the entire surface of the electrode substrate 210, which is a silicon wafer containing 0.01 to 0.1 Ω · cm of phosphorus, arsenic, or boron with a crystal axis <100>. And is formed into a film (FIG. 6A).
[0057]
Next, as in the case of the second embodiment, a photoresist pattern is formed on the polysilicon layer 220 and then CF is used as an etching gas. Four And O 2 Isotropic and / or anisotropic dry etching is performed using a mixed gas-based plasma and the polysilicon layer 220 is patterned into a shape corresponding to the individual electrode pattern shape. Here, as shown in the second embodiment, the polysilicon layer 220 may have a non-parallel gap shape. After the patterning is completed, the photoresist is removed (FIG. 6B).
[0058]
Next, phosphorus is bent from the upper surface of the polysilicon layer 220, and then phosphor glass etching is performed using hydrofluoric acid. A conductive polysilicon layer 225 having a low resistance property doped with phosphorus is formed in the polysilicon layer 220 (FIG. 6C). The sheet resistance value is measured using a single crystal silicon monitor, and the concentration of doped phosphorus is controlled to be 5 to 40Ω / □. Further, even if arsenic is doped in the polysilicon layer 220 instead of phosphorus, the ohmic characteristics can be given to the polysilicon layer 220 in the same manner. If the electrode substrate 210 is P-type silicon and the substrate 100 constituting the diaphragm 120 is also P-type silicon, boron is folded and the polysilicon layer 220 is doped with boron to form a polysilicon layer. 220 may be a conductive polysilicon layer 225 having an electrically low resistance ohmic characteristic.
[0059]
Thereafter, the entire electrode substrate 210 on which the conductive polysilicon layer 225 having low resistance ohmic characteristics is formed is oxidized, and a polysilicon oxide film 235 is formed on the upper surface and side surfaces of the conductive polysilicon layer 225 on the electrode substrate 210. A silicon oxide film 245 is formed to a thickness of 0.5 μm (FIG. 6D).
Since both the conductive polysilicon layer 225 and the electrode substrate 210 are silicon oxide films containing phosphorus, the oxidation proceeds at an increased speed. However, the conductive polysilicon layer 225 and the electrode substrate 210 are approximately the same. Since the concentration of phosphorus is doped, the polysilicon oxide film 235 and the thermal silicon oxide film 245 have substantially the same thickness.
[0060]
Next, after an electrode material (TiN or the like) is folded on the silicon oxide film 245, patterning is performed on the shape of the individual electrode 250. Further, in order to protect the individual electrode 250, the insulating film 260 is formed on the individual electrode 250. After film formation, patterning is performed.
Thereafter, the polysilicon oxide film 235 formed on the upper surface of the conductive polysilicon layer 225 is removed with a photoresist (FIG. 6E).
[0061]
Next, after the silicon substrate 100 constituting the vibration plate 120 is attached to the conductive polysilicon layer 225 by direct bonding or the like, the substrate 100 is etched to form a portion that becomes the liquid chamber 150. Here, the thickness of the diaphragm 120 constituting the bottom surface of the liquid chamber 150 is controlled to be stopped when the thickness becomes 1 to 3 μm (FIG. 6F).
Note that the silicon substrate 100 constituting the vibration plate 120 has a resistance value of 0.01 to 0.1 Ω · cm, similarly to the electrode substrate 210.
[0062]
【The invention's effect】
Effects of (Claim 1) and (Claim 6)
Since the polysilicon layer is used as the material of the gap spacer, the etching depth of the polysilicon layer that constitutes the height of the gap spacer by utilizing the fact that the wet etching rate is significantly different from the single crystal silicon forming the electrode substrate Therefore, it is possible to improve the dimensional accuracy of the gap between the diaphragm and the individual electrode, and to increase the yield in manufacturing the electrostatic ink jet head. In addition, it is possible to achieve high printing quality with little variation in the size and position of the printing dots of the electrostatic inkjet head.
[0063]
Effects of (Claim 2) and (Claim 7)
Since the silicon oxide film is formed under the polysilicon layer, when dry etching is performed in order to form a polysilicon layer having an inclined shape corresponding to the shape of the individual electrode non-parallel to the diaphragm, When the silicon oxide film under the polysilicon layer is exposed, the etching can be stopped by detecting light having the intrinsic emission wavelength intensity of silicon. Therefore, since the etching depth of the polysilicon layer can be controlled with high accuracy, the same effects as in (Claim 1) and (Claim 6) can be obtained. In addition, the degree of freedom of the individual electrode shape is increased, and the formation of a non-parallel gap with the diaphragm becomes easier, so that low voltage driving of the electrostatic inkjet head can be realized.
[0064]
(Claim 3), (Claim 4), (Claim 8) and (Claim 9)
Since electrical insulation between the polysilicon layer, which is a gap spacer, and the individual electrodes can be obtained, electrically stable high-quality diaphragm driving can be performed. In addition, since an oxide film having the same thickness as the polysilicon oxide film or the thermal CVD oxide film formed on the upper surface of the polysilicon layer can be formed under the individual electrodes, the gap distance between the diaphragm and the individual electrodes can be formed. Can be controlled mainly by the height of the gap spacer of the polysilicon layer, and the same effects as in (Claim 1) and (Claim 6) can be obtained.
[0065]
Effects of (Claim 5) and (Claim 10)
By doping the polysilicon layer with phosphorus, arsenic, or boron, a low-resistance conductive polysilicon layer can be obtained, so that electrical connection between the diaphragm and the electrode substrate is possible, and the potential of the diaphragm is completely reduced. It can be obtained by utilizing the back surface of the electrode substrate over the printed dots. Therefore, it is not necessary to provide a special electrode terminal on the substrate constituting the diaphragm, the degree of freedom of electrical wiring is increased, and a favorable effect on the design and manufacturing process can be obtained. Further, since the potential of the diaphragm can be obtained from the electrode substrate side through the same low resistance value for all the printing dots, the potential of the diaphragm can be stabilized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a main part of an actuator part related to an electrostatic ink jet head according to the present invention.
FIG. 2 is a manufacturing process step diagram for illustrating a first embodiment of a manufacturing step of an actuator section related to an electrostatic ink jet head according to the present invention.
FIG. 3 is a manufacturing process step diagram for illustrating a second embodiment of a manufacturing step of an actuator section related to the electrostatic ink jet head according to the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the main part of the actuator part related to the electrostatic inkjet head according to the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the main part of the actuator part related to the electrostatic inkjet head according to the present invention.
FIG. 6 is a manufacturing process step diagram for illustrating a fourth embodiment of a manufacturing step of an actuator portion related to the electrostatic ink jet head according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional electrostatic inkjet head.
FIG. 8 is a diagram illustrating another configuration of a conventional electrostatic inkjet head.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Nozzle, 50 ... Nozzle plate, 100 ... Substrate, 110 ... Partition, 120 ... Vibration plate, 150 ... Liquid chamber, 210 ... Electrode substrate, 220 ... Polysilicon layer, 225 ... Conductive polysilicon layer, 230, 235 ... Polysilicon oxide film, 240, 245 ... Silicon oxide film, 250 ... Individual electrode, 260 ... Insulating film, 270 ... Silicon oxide film, 280 ... Photoresist layer, 295 ... High temperature oxide film (thermal CVD oxide film), 300 ... Gap , 301 ... (first) substrate, 302 ... electrode substrate, 304 ... nozzle hole, 305 ... diaphragm, 306 ... liquid chamber, 321 ... individual electrode, 402 ... (first) substrate, 404 ... electrode substrate (glass) Substrate), 405 ... liquid chamber, 410 ... individual electrode, 411 ... nozzle hole, 415 ... insulating film, 451 ... diaphragm.

Claims (8)

インクを吐出させるノズルに連通する液室の一部を構成する振動板と、前記振動板に対してギャップを介して対向配置させた個別電極が配設されている電極基板とを有し、前記振動板を静電力により変形させることにより前記液室のインクを前記ノズルから吐出させて記録媒体に記録を行う静電型インクジェットヘッドにおいて、前記振動板と前記個別電極との間の前記ギャップを形成させるギャップスペーサの主たる材料がポリシリコン層で形成され、該ポリシリコン層にリンあるいは砒素あるいはボロンをドープさせていることを特徴とする静電型インクジェットヘッド。A diaphragm that constitutes a part of a liquid chamber that communicates with a nozzle that ejects ink, and an electrode substrate on which an individual electrode that is disposed to face the diaphragm through a gap is disposed, Forming the gap between the diaphragm and the individual electrode in an electrostatic ink jet head that records on a recording medium by ejecting ink in the liquid chamber from the nozzle by deforming the diaphragm by electrostatic force the main material of the gap spacer cell is formed of a polysilicon layer, the electrostatic ink jet head, characterized in that it is doped with phosphorus or arsenic or boron into the polysilicon layer. 請求項1に記載の静電型インクジェットヘッドにおいて、前記ポリシリコン層と前記電極基板との間にシリコン酸化膜が形成されていることを特徴とする静電型インクジェットヘッド。  2. The electrostatic ink jet head according to claim 1, wherein a silicon oxide film is formed between the polysilicon layer and the electrode substrate. 請求項1または2に記載の静電型インクジェットヘッドにおいて、前記ポリシリコン層の上面と側面とにポリシリコン酸化膜が形成されていることを特徴とする静電型インクジェットヘッド。  3. The electrostatic ink-jet head according to claim 1, wherein a polysilicon oxide film is formed on an upper surface and a side surface of the polysilicon layer. 請求項1または2に記載の静電型インクジェットヘッドにおいて、前記ポリシコン層の上面と側面とに熱CVD酸化膜が形成されていることを特徴とする静電型インクジェットヘッド。In the electrostatic type ink jet head according to claim 1 or 2, wherein the electrostatic ink jet head, characterized in that on the top and sides of the policy Li Gong layer thermal CVD oxide film is formed. インクを吐出させるノズルに連通する液室の一部を構成する振動板と、前記振動板に対してギャップを介して対向配置させた個別電極が配設されている電極基板と、前記振動板と前記個別電極との間の前記ギャップを形成させるギャップスペーサとを有し、該ギャップスペーサ材料が主にポリシリコン層で形成されている請求項1に記載の静電型インクジェットヘッドの製造方法において、CVD法を用いて前記電極基板上に前記ポリシリコン層を形成させる工程と、該ポリシリコン層上に所望の前記個別電極パターンの形状に対応させた形状のフォトレジストパターンを形成させた後、該フォトレジストパターンにエッチングを施すことにより、前記フォトレジストパターンの形状を前記ポリシリコン層に転写させて、所望の形状の前記ポリシリコン層を形成させる工程と、前記ポリシリコン層を形成させた後に、リンあるいは砒素あるいはボロンを前記ポリシリコン層の上面に折出させて、前記リンあるいは砒素あるいはボロンを前記ポリシリコン層にドープさせる工程とを有することを特徴とする静電型インクジェットヘッドの製造方法。A diaphragm that forms part of a liquid chamber that communicates with a nozzle that ejects ink; an electrode substrate on which an individual electrode that is disposed to face the diaphragm through a gap; and the diaphragm, 2. The method of manufacturing an electrostatic inkjet head according to claim 1, further comprising: a gap spacer that forms the gap between the individual electrodes, wherein the gap spacer material is mainly formed of a polysilicon layer. Forming the polysilicon layer on the electrode substrate using a CVD method, and forming a photoresist pattern having a shape corresponding to a desired shape of the individual electrode pattern on the polysilicon layer; By etching the photoresist pattern, the shape of the photoresist pattern is transferred to the polysilicon layer, and the desired shape of the polysilicon layer is transferred. A step of forming the silicon layer, after forming the polysilicon layer, and phosphorus or arsenic or boron so out folding the upper surface of the polysilicon layer, is doped with the phosphorus or arsenic or boron into the polysilicon layer method for manufacturing an electrostatic type ink jet head, characterized by a step. 請求項に記載の静電型インクジェットヘッドの製造方法において、前記電極基板上に前記ポリシリコン層を形成させる工程に先立って、前記電極基板に熱酸化処理を施して前記電極基板上に薄いシリコン酸化膜を形成させる工程と、該シリコン酸化膜上に前記ポリシリコン層をCVD法により形成させる工程と、該ポリシリコン層上に所望の前記個別電極パターンの形状に対応させた形状のフォトレジストパターンを形成させた後、該フォトレジストパターンのエッチングを施すことにより、前記フォトレジストパターンの形状を前記ポリシリコン層に転写させて、所望の形状の前記ポリシリコン層を形成させる工程とを有することを特徴とする静電型インクジェットヘッドの製造方法。6. The method of manufacturing an electrostatic ink jet head according to claim 5 , wherein prior to the step of forming the polysilicon layer on the electrode substrate, the electrode substrate is subjected to a thermal oxidation treatment to form thin silicon on the electrode substrate. A step of forming an oxide film, a step of forming the polysilicon layer on the silicon oxide film by a CVD method, and a photoresist pattern having a shape corresponding to a desired shape of the individual electrode pattern on the polysilicon layer And forming the polysilicon layer having a desired shape by transferring the shape of the photoresist pattern to the polysilicon layer by etching the photoresist pattern. A manufacturing method of an electrostatic ink jet head characterized by the above. 請求項またはに記載の静電型インクジェットヘッドの製造方法において、所望の形状の前記ポリシリコン層を形成させた後、熱酸化処理を施すことにより、前記ポリシリコン層の上面および側面に薄いポリシリコン酸化膜を形成させる工程を有することを特徴とする静電型インクジェットヘッドの製造方法。In the manufacturing method of the electrostatic type ink jet head according to claim 5 or 6, after forming the polysilicon layer having a desired shape, by performing thermal oxidation treatment, a thin upper and side surfaces of the polysilicon layer A method for manufacturing an electrostatic ink jet head, comprising a step of forming a polysilicon oxide film. 請求項またはに記載の静電型インクジェットヘッドの製造方法において、所望の形状の前記ポリシリコン層を形成させた後、CVD法により前記ポリシリコン層の上面および側面に薄い熱CVD酸化膜を形成させる工程を有することを特徴とする静電型インクジェットヘッドの製造方法。In the manufacturing method of the electrostatic type ink jet head according to claim 5 or 6, after forming the polysilicon layer having a desired shape, the thin thermal CVD oxide film on the upper surface and the side surface of the polysilicon layer by the CVD method A method of manufacturing an electrostatic ink jet head, comprising a step of forming the electrostatic ink jet head.
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