JPH1044406A - Ink jet head and its production - Google Patents

Ink jet head and its production

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JPH1044406A
JPH1044406A JP8203687A JP20368796A JPH1044406A JP H1044406 A JPH1044406 A JP H1044406A JP 8203687 A JP8203687 A JP 8203687A JP 20368796 A JP20368796 A JP 20368796A JP H1044406 A JPH1044406 A JP H1044406A
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JP
Japan
Prior art keywords
substrate
etching
single crystal
diaphragm
oxide film
Prior art date
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Application number
JP8203687A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuaki Kondo
信昭 近藤
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1044406A publication Critical patent/JPH1044406A/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic ink jet head using a structural material capable of being formed into a vibration plate having an accurate thickness dimension and not requiring a special alkali anisotropic etching process apparatus. SOLUTION: A substrate 1 having an SOI structure wherein an oxide film 2a is held between single crystal silicon substrates 1a, 1b is used. At first, the oxide film 2a becoming a vibration plate 3 and a single crystal silicon substrate 1b are ground so as to obtain the desired thickness t1 of the vibration plate 3. Thereafter, oxide films 2b, 2c are formed on the entire surface of the substrate 1. Next, patterning is applied to the substrate by photolithographic technique and the oxide film 2b on the silicon surface of the single crystal silicon substrate 1a is etched at a place desired to be etched by a hydrofluoric acid etching soln. Thereafter, the exposed part 1d of the single crystal silicon substrate is etched by using a heated alkali anisotropic etching soln.

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、インクジェットヘ
ッド及びその製造方法、より詳細には、特に静電気力を
利用して記録紙面にインクを付着させるインクジェット
記録装置のインクジェットヘッド及びその製造方法に関
し、シリコンを用いたマイクロアクチュエーターの製造
に用いても好適な製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head and a method of manufacturing the same, and more particularly to an ink jet head of an ink jet recording apparatus for applying ink to a recording paper surface by using electrostatic force and a method of manufacturing the same. The present invention also relates to a manufacturing method suitable for use in manufacturing a microactuator using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】単結晶シリコンを用いたマイクロアクチ
ュエーターを製作する場合、従来より、アルカリ異方性
エッチング技術を用いている。エッチングにおいては、
エッチング速度が不純物濃度に依存する性質を利用して
特定の層だけを選択的にエッチングすることができ、シ
リコンの場合、等方性および結晶異方性エッチングが可
能である。
2. Description of the Related Art When manufacturing a microactuator using single crystal silicon, an alkali anisotropic etching technique has been conventionally used. In etching,
Utilizing the property that the etching rate depends on the impurity concentration, only a specific layer can be selectively etched. In the case of silicon, isotropic and crystal anisotropic etching can be performed.

【0003】エッチング方法としては、所望のエッチン
グ量を時間管理にてエッチングする方法があり、例え
ば、ボロンなどのP型不純物を高濃度(1019/cm3
上)で入れた膜(層)は、結晶異方性エッチング液に極
端に溶けにくい性質の膜(層)となり、これにより、実
質的に自己支持膜(エッチング・ストップ膜)構造を作
ることができる。
As an etching method, there is a method in which a desired etching amount is etched by time management. For example, a film (layer) containing a P-type impurity such as boron at a high concentration (10 19 / cm 3 or more) is used. Thus, a film (layer) having the property of being extremely insoluble in the crystal anisotropic etching solution is obtained, whereby a substantially self-supporting film (etching stop film) structure can be formed.

【0004】また、他にpn接合を用いて電気化学エッ
チを施すと、結晶異方性エッチング液中では、n型側の
みが陽極酸化され、エッチングされないようにすること
ができ、例えば、特開平6−71882号公報において
も、結晶異方性エッチング液を用いてP型高濃度自己支
持膜や電気化学エッチによるn型膜を残す異方性エッチ
ングプロセスを用いてインクジェットヘッドを形成する
ものが開示されている。
In addition, when electrochemical etching is performed by using a pn junction, only the n-type side is anodized in a crystal anisotropic etching solution, so that it can be prevented from being etched. Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-71882 also discloses a method of forming an inkjet head using an anisotropic etching process that leaves a P-type high-concentration self-supporting film or an n-type film by electrochemical etching using a crystalline anisotropic etching solution. Have been.

【0005】インクジェットの記録装置においては、駆
動手段が圧電素子のものや、インクを加熱して気泡を発
生させてインクを吐出させる方式などがある。前者の圧
電素子を用いる方式では、圧電素子を微細加工する手間
などが煩雑で多大の時間が掛り、また、高密度化に対し
ても圧電素子を微細に加工しなければならず、従来の機
械加工における寸法形状精度では、印字品質のバラツキ
が大きくなってしまうという問題があった。
[0005] In the ink jet recording apparatus, there are a method in which the driving means is a piezoelectric element and a method in which the ink is heated to generate bubbles to discharge the ink. In the former method using a piezoelectric element, it takes a lot of time and effort to finely process the piezoelectric element, and the piezoelectric element must be finely processed for high density. There has been a problem that the dimensional and shape accuracy in processing has a large variation in printing quality.

【0006】後者については、抵抗加熱体により形成さ
れるため、上述のような問題はないが、駆動手段の急速
な加熱と、冷却の繰返しなどにより、抵抗加熱体がダメ
ージを受けるため、インクジェットヘッドの寿命が短い
という問題があった。
The latter is not formed by the above problem because it is formed by a resistance heating element. However, the resistance heating element is damaged by repeated heating and cooling of the driving means. Has a short life span.

【0007】上述のような問題を解決するものとして、
駆動手段に静電気力を利用したインクジェットが提案さ
れており、上記の問題に対して、小型高密度,高印字品
質および高寿命の利点を有している。しかしながら、こ
れらの利点をさらに増強するため、 振動板と、その振動板を駆動するための電極とのギャ
ップ寸法を所定範囲内で極めて高い精度に保つ必要があ
ること。 「吐出圧力は振動板の厚さの3乗に比例する。」と言
われており、振動板の寸法のバラツキはインク吐出特性
に極めて重大な影響を与えるので、振動板を高い寸法精
度で仕上げる必要があること。 などの課題が残されている。
[0007] In order to solve the above problems,
Ink jets utilizing electrostatic force as a driving means have been proposed, and have the advantages of small size, high density, high printing quality, and long service life with respect to the above problems. However, in order to further enhance these advantages, it is necessary to keep the gap dimension between the diaphragm and the electrode for driving the diaphragm at a very high accuracy within a predetermined range. It is said that "ejection pressure is proportional to the cube of the thickness of the diaphragm." Since the dimensional variation of the diaphragm has a very significant effect on the ink ejection characteristics, the diaphragm is finished with high dimensional accuracy. What you need. And other issues remain.

【0008】このような課題を解決する方法として、例
えば、特開平6−71882号公報に開示されたものが
あり、エッチングストップ膜(層)を用いて高濃度P層
を利用するエッチングプロセス法と、n型膜をエッチン
グストップ膜(層)とする電気化学エッチプロセスを実
施するものがある。
As a method for solving such a problem, there is, for example, a method disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 6-71882, which discloses an etching process method using a high-concentration P layer using an etching stop film (layer). And an electrochemical etching process using an n-type film as an etching stop film (layer).

【0009】前者は、振動板形成において、振動板とな
りうる層に、気相,固相,イオン注入などにて、ホウ素
(B)を5×1020/cm3ドープしてnp接合層を設
け、その後、エッチング面をパターン化し、シリコン面
をアルカリ異方性エッチング液(KOH)にてエッチン
グするというものである。1020/cm3Bドープ(P)
に達した所でエッチングレートは急激に減少するが、こ
のことは、実質的にエッチングストップしたことを意味
している。
In the former method, in forming a diaphragm, an np junction layer is provided by doping boron (B) with 5 × 10 20 / cm 3 by vapor phase, solid phase, ion implantation or the like in a layer which can be a diaphragm. Then, the etching surface is patterned, and the silicon surface is etched with an alkali anisotropic etching solution (KOH). 10 20 / cm 3 B-doped (P)
At which point the etching rate drops sharply, which means that the etching has been substantially stopped.

【0010】一方、後者は、P型基板に、例えば、nエ
ピタキシャル成長させたpn接合基板を用いて電気化学
アルカリ異方性エッチングを行うもので、n型シリコン
層に“+”、白金板に“−”電位の直流電圧を印加し、
KOH液にシリコン基板を浸漬してエッチングを行い、
その結果、P型シリコン層の露出部分がエッチング除去
され、n型シリコン層側は、“+”の直流電圧により不
活性化されるため、エッチングは進行せず、エッチング
が終了するというものである。
On the other hand, the latter is a method in which electrochemical alkali anisotropic etching is performed on a P-type substrate using, for example, a pn junction substrate grown by n-epitaxial growth. − ”Potential DC voltage is applied,
Etching by immersing the silicon substrate in KOH solution,
As a result, the exposed portion of the P-type silicon layer is removed by etching, and the n-type silicon layer is inactivated by the "+" DC voltage, so that the etching does not proceed and the etching is completed. .

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の高濃度
ドーピングプロセスにおいては、プロセスのバラツキな
どにより濃度分布が発生した場合、振動板やエッチング
時間にバラツキが生じるおそれがあり、また、後者につ
いては、エッチングストップ層がn型層に限定され、ス
トップ層の選択が狭く、さらに、電気化学異方性エッチ
ング装置を必要とするなどの問題がある。
However, in the former high-concentration doping process, if a concentration distribution occurs due to a process variation or the like, there is a possibility that the diaphragm and the etching time will vary, and the latter will not. In addition, the etching stop layer is limited to the n-type layer, the selection of the stop layer is narrow, and there is a problem that an electrochemical anisotropic etching apparatus is required.

【0012】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたもので、振動板の厚み寸法を精度よく形成すること
ができ、さらに、特別なアルカリ異方性エッチングプロ
セス装置を必要としない構造材料を用いた静電力インク
ジェットヘッドおよびその製造方法を提供することを目
的としてなされたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and is capable of accurately forming the thickness of a diaphragm, and furthermore, a structural material which does not require a special alkali anisotropic etching process apparatus. An object of the present invention is to provide an electrostatic ink jet head using the same and a method for manufacturing the same.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、静電
力により振動板を変形させてインク液滴を吐出するイン
クジェットヘッドにおいて、前記振動板にSOI(Sili
con on Insulator)構造材料を用いることを特徴とした
もので、静電力インクジェトヘッドを低電圧で駆動する
ことができ、これにより、インクの吐出量が安定し、高
品質の印字を行なうことができるようにしたものであ
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an ink jet head for ejecting ink droplets by deforming a vibrating plate by electrostatic force.
con on Insulator) It is characterized by using a structural material, and can drive the electrostatic ink jet head at a low voltage, so that the ink ejection amount is stable and high quality printing can be performed. It is like that.

【0014】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、前記SOI構造材料が、インシュレーターを単結晶
シリコンではさんだ積層構造であることを特徴としたも
ので、請求項3の発明は、請求項2の発明において、前
記インシュレーターが、酸化膜もしくは窒化膜からなる
ことを特徴としたもので、エッチングプロセス管理の軽
減化を図ることができ、さらに、いかなるタイプの基板
も用いることが可能で、インク等によるシリコン面の荒
れも防止することができるようにしたものである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the SOI structural material has a laminated structure in which an insulator is sandwiched between single crystal silicons. Item 2 is the invention according to Item 2, wherein the insulator is made of an oxide film or a nitride film, so that the etching process management can be reduced, and any type of substrate can be used. This is to prevent the silicon surface from being roughened by ink or the like.

【0015】請求項4の発明は、請求項2あるいは3の
発明において、前記単結晶シリコンとインシュレーター
の積層構造の厚さが、前記振動板の所望の厚さであるこ
とを特徴としたもので、膜厚の変動が少なく、精度のよ
い振動板を得ることができるようにしたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect, a thickness of the laminated structure of the single crystal silicon and the insulator is a desired thickness of the diaphragm. In addition, it is possible to obtain a highly accurate diaphragm with little variation in film thickness.

【0016】請求項5の発明は、請求項2乃至4の発明
において、前記インシュレーターの膜厚が、0.1〜
0.5μmであることを特徴としたもので、オーバーエ
ッチングにも十分耐えることができ、また、振動板の残
留応力の発生などの不都合も生じないようにしたもので
ある。
According to a fifth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the insulator has a film thickness of 0.1 to 0.1 mm.
It is characterized by having a thickness of 0.5 μm, which can sufficiently withstand over-etching and does not cause inconvenience such as generation of residual stress of the diaphragm.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図1および図2は、本発明による
インクジェトヘッド及びその製造方法に用いるSOI
(Silicon on Insulator)技術を説明するための図であ
る。
1 and 2 show an SOI used in an ink jet head and a method of manufacturing the same according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a (Silicon on Insulator) technique.

【0018】図1は、各種のSOI技術の分類を示した
表で、絶縁物(Insulator)上にシリコン結晶層を形成
する方法を一般にSOI技術と定義している。この方法
の有用性は、まず絶縁物による完全な素子間分離が容易
なことである。
FIG. 1 is a table showing classifications of various SOI technologies, and a method of forming a silicon crystal layer on an insulator is generally defined as an SOI technology. The usefulness of this method is that complete isolation between elements by an insulator is easy.

【0019】SOI構造を作る手段として、各種の方法
がある。代表例として、サファイヤ上にシリコン成長さ
せSOS構造、さらには絶縁膜(酸化膜)上に非晶質膜
や多結晶膜をCVD堆積後、膜にレーザを照射して単結
晶化する方法、図2(A)に示したように、この方法を
繰返して厚膜の単結晶を得る溶融再結晶法、さらには、
図2(B)に示したように、少なくとも一方の面に酸化
膜を有する2枚の鏡面ウエハーを直接貼合せて一体化し
た後、片側のウエハーを所望の厚さに鏡面加工する貼合
せ法等がある。
There are various methods for forming the SOI structure. As a typical example, a method in which silicon is grown on sapphire and an SOS structure, and furthermore, an amorphous film or a polycrystalline film is CVD-deposited on an insulating film (oxide film), and then the film is irradiated with a laser to make it a single crystal. As shown in FIG. 2 (A), the method is repeated to obtain a thick film single crystal by a melt recrystallization method.
As shown in FIG. 2B, a laminating method of directly laminating and integrating two mirror-finished wafers each having an oxide film on at least one surface, and then mirror-finishing one of the wafers to a desired thickness. Etc.

【0020】図3は、本発明によるインクジェットヘッ
ドの一実施例を説明するための要部構成図で、図中、1
は基板、1a,1bは単結晶シリコン基板、2aは酸化
膜、3は振動板、4は上部基板、5は下部基板、6はノ
ズル孔、7は絶縁膜、8は電極、9は吐出室である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a main part of an embodiment of an ink jet head according to the present invention.
Is a substrate, 1a and 1b are single crystal silicon substrates, 2a is an oxide film, 3 is a vibration plate, 4 is an upper substrate, 5 is a lower substrate, 6 is a nozzle hole, 7 is an insulating film, 8 is an electrode, and 9 is a discharge chamber. It is.

【0021】図3に示した実施例は、単結晶シリコン基
板1a,1bと酸化膜2aにより構成された中間の基板
1と、上部基板4と、下部基板5とを重ねて接合する構
造となっており、電極8にパルス電圧が印加されて電極
8の表面がプラスに帯電すると、対応する振動板3の下
面はマイナス電位に帯電し、これにより、振動板3は静
電気の吸引作用により下方へたわみ、次に、電極8をO
FFにすると、振動板3は復元して吐出室9内の圧力が
急激に上昇するので、ノズル孔6よりインク液滴が記録
紙に向けて吐出するようにしたものである。
The embodiment shown in FIG. 3 has a structure in which an intermediate substrate 1 composed of single-crystal silicon substrates 1a and 1b and an oxide film 2a, an upper substrate 4 and a lower substrate 5 are overlapped and joined. When a pulse voltage is applied to the electrode 8 and the surface of the electrode 8 is positively charged, the corresponding lower surface of the diaphragm 3 is charged to a negative potential, whereby the diaphragm 3 moves downward due to the electrostatic attraction. Deflection, then the electrode 8
When the FF is set, the diaphragm 3 is restored and the pressure in the discharge chamber 9 rises rapidly, so that ink droplets are discharged from the nozzle holes 6 toward the recording paper.

【0022】図4は、本発明によるインクジェットヘッ
ドの振動板の製造方法の一実施例を説明するための図
で、図中、1cは研磨部分、1dは単結晶シリコン基板
1aの露出部分、2b,2cは酸化膜、t1は振動板3
の厚さ、t2は基板1の厚さ、t3は酸化膜2b,2cの
厚さで、その他、図3と同じ作用する部分には図3と同
じ符号が付してある。
FIG. 4 is a view for explaining an embodiment of a method of manufacturing a diaphragm of an ink jet head according to the present invention. In the figure, 1c is a polished portion, 1d is an exposed portion of a single crystal silicon substrate 1a, 2b , 2c oxide film, t 1 is the vibrating plate 3
, T 2 is the thickness of the substrate 1, t 3 is the thickness of the oxide films 2 b and 2 c, and other portions that operate in the same manner as in FIG. 3 are given the same reference numerals as in FIG. 3.

【0023】基板1として、単結晶シリコン基板(第一
基板)1aと単結晶シリコン基板(第二基板)1bで酸
化膜2aをはさむかたちで接合したSOI構造の基板を
用い、まず、(100)面方位のSOI構造のシリコン
ウエハー基板1aを両面鏡面研磨し、さらに、酸化膜2
a層を含む所望の振動板の厚さ(t1=20μm)にな
るように単結晶シリコン基板(第二基板)1bの下面
(研磨部分1c)を研磨して全体の基板の厚さt2が2
00μmのシリコン基板1を製作する(図4(A))。
As the substrate 1, a substrate having an SOI structure in which an oxide film 2a is sandwiched between a single crystal silicon substrate (first substrate) 1a and a single crystal silicon substrate (second substrate) 1b is used. A silicon wafer substrate 1a having a plane orientation of SOI structure is mirror-polished on both sides, and an oxide film 2
The lower surface (polished portion 1c) of the single-crystal silicon substrate (second substrate) 1b is polished so that the desired thickness of the diaphragm including the a layer (t 1 = 20 μm) is obtained, and the entire substrate thickness t 2 Is 2
A silicon substrate 1 having a thickness of 00 μm is manufactured (FIG. 4A).

【0024】そのSOI基板1の両面に厚さt3の熱酸
化膜2b,2cを2μm施し(図4(B))、次に、S
OI基板1の第一基板1aの上面にシリコンエッチング
を施す形状にフォトレジストパターン(図示せず)を形
成して熱酸化膜2bをフッ酸系エッチング液(BHF)
にてエッチングし、シリコン面を露出させる(露出部分
1d)(図4(C))。なお、熱酸化膜2b,2cは、
アルカリエッチング液でのマスク材である。
Thermal oxide films 2b and 2c having a thickness of t 3 are applied to both sides of the SOI substrate 1 by 2 μm (FIG. 4 (B)).
A photoresist pattern (not shown) is formed on the upper surface of the first substrate 1a of the OI substrate 1 in a shape to be subjected to silicon etching, and the thermal oxide film 2b is etched with a hydrofluoric acid-based etchant (BHF).
To expose the silicon surface (exposed portion 1d) (FIG. 4C). The thermal oxide films 2b and 2c are
This is a mask material using an alkali etching solution.

【0025】次に、EDP,KOH,TMAH等を加熱
したアルカリ異方性エッチング液を用いて単結晶シリコ
ン基板1aの露出部分1dをエッチングする。単結晶シ
リコンにおいては、周知にごとく、EDPや水酸化カリ
ュウム液(KOH)、TMAH等のアルカリでエッチン
グする場合、結晶面によるエッチング速度の差が大きい
ため、異方性エッチングが可能となる。具体的には、
(111)結晶面のエッチングが最も小さいため、エッ
チング進行と共に(111)面が平滑面として残留する
構造が得られる。異方性エッチングは、時間管理により
エッチングを施すが、プロセスのバラツキ等によりエッ
チングレートがばらついた場合、振動板3の膜厚に影響
する。
Next, the exposed portion 1d of the single-crystal silicon substrate 1a is etched using an alkali anisotropic etching solution heated to EDP, KOH, TMAH or the like. As is well known, when etching with single crystal silicon using an alkali such as EDP, potassium hydroxide solution (KOH), or TMAH, anisotropic etching becomes possible because of a large difference in etching rate depending on the crystal plane. In particular,
Since the etching of the (111) crystal plane is the smallest, a structure is obtained in which the (111) plane remains as a smooth surface as the etching proceeds. In the anisotropic etching, etching is performed by time management. However, when the etching rate varies due to process variation or the like, the thickness of the diaphragm 3 is affected.

【0026】図4に示した実施例では、異方性エッチン
グ液としてKOH40重量%の水溶液を用いて80℃に
加熱したエッチング液中に酸化膜2b,2cでマスキン
グされたSOI構造シリコン基板1を浸漬し、異方性エ
ッチングを行った。振動板3の厚さt1は20μmであ
るので、シリコン基板1の総厚さt2=200μmのう
ち、180μmを除去した。
In the embodiment shown in FIG. 4, an SOI structure silicon substrate 1 masked with oxide films 2b and 2c in an etching solution heated to 80 ° C. using an aqueous solution of 40% by weight of KOH as an anisotropic etching solution is used. It was immersed and anisotropically etched. Since the thickness t 1 of the diaphragm 3 was 20 μm, 180 μm was removed from the total thickness t 2 of the silicon substrate 1 = 200 μm.

【0027】また、シリコンのエッチングレートは1.
3μm/minでエッチングが進行するが、酸化膜2a層で
は、0.009μm/minと選択性があり、エッチングは
急激に減少する。仮に、エッチング酸化膜2a層に予定
時間より速く達して5minのオーバーエッチングをした
としても酸化膜2aは0.045μmしかエッチングさ
れず、酸化膜2aのエッチングがほとんど進行しないで
振動板3を形成することができる。(図4(D))。
The etching rate of silicon is 1.
Although the etching proceeds at 3 μm / min, the oxide film 2a has a selectivity of 0.009 μm / min, and the etching sharply decreases. Even if the etching oxide film 2a reaches the layer of the etching oxide film 2a faster than the predetermined time and is over-etched for 5 minutes, the oxide film 2a is etched only 0.045 μm, and the diaphragm 3 is formed without substantially proceeding the etching of the oxide film 2a. be able to. (FIG. 4 (D)).

【0028】最後に、酸化膜2b,2cをフッ酸系エッ
チング液(BHF)にて除去して振動板形成プロセス工
程を終了する(図4(E))。振動板3の厚みt1は、
20μm+0.3〜−0.2であった。なお、単結晶シ
リコン基板1a,1bではさまれた絶縁膜は、酸化膜2
aに代えて窒化膜でもよいことは容易に理解できよう。
Finally, the oxide films 2b and 2c are removed with a hydrofluoric acid-based etchant (BHF), and the vibration plate forming process is completed (FIG. 4E). The thickness t 1 of the diaphragm 3 is
20 μm + 0.3 to −0.2. The insulating film sandwiched between the single crystal silicon substrates 1a and 1b is an oxide film 2
It can be easily understood that a nitride film may be used instead of a.

【0029】図5は、図4に示した実施例に用いたSO
I構造材料の評価を説明するための図である。
FIG. 5 shows the SO 2 used in the embodiment shown in FIG.
It is a figure for explaining evaluation of I structure material.

【0030】図4に示した実施例では、基板としてP型
(100)を使用したが、図5に示したように、他のプ
ロセスに比べてpnどちらの基板でも使用することがで
き、幅広い基板を使用することができるというメリット
がある。
In the embodiment shown in FIG. 4, the P-type (100) is used as the substrate. However, as shown in FIG. 5, any of the pn substrates can be used as compared with other processes. There is an advantage that a substrate can be used.

【0031】[0031]

【発明の効果】請求項1の発明は、静電力により振動板
を変形させてインク液滴を吐出するインクジェットヘッ
ドにおいて、前記振動板にSOI(Silicon on Insulat
or)構造材料を用いるので、静電力インクジェットヘッ
ドを低電圧で駆動することができ、これにより、インク
の吐出量が安定し、高品質の印字を行なうことができ
る。
According to the first aspect of the present invention, in an ink jet head which discharges ink droplets by deforming a diaphragm by electrostatic force, an SOI (Silicon on Insulat) is provided on the diaphragm.
or) Since the structural material is used, the electrostatic ink jet head can be driven at a low voltage, thereby stabilizing the ink discharge amount and performing high quality printing.

【0032】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、前記SOI構造材料が、インシュレーターを単結晶
シリコンではさんだ積層構造であり、請求項3の発明
は、請求項2の発明において、前記インシュレーター
が、酸化膜もしくは窒化膜からなるので、シリコンと酸
化膜(窒化膜)のエッチング選択比が大きいため、酸化
膜層にてエッチングが急激に減少し、エッチングオーバ
ータイムにおいても、酸化膜はほとんどエッチングされ
ない。これにより、エッチングプロセス管理の軽減化を
図ることができ、さらなる効果として、いかなるタイプ
の基板も用いることが可能で、インク等によるシリコン
面の荒れも防止することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the SOI structural material has a laminated structure in which an insulator is sandwiched between single crystal silicons. Since the insulator is made of an oxide film or a nitride film, the etching selectivity between silicon and the oxide film (nitride film) is large, so that the etching is sharply reduced in the oxide film layer. Not etched. As a result, the management of the etching process can be reduced. As a further effect, any type of substrate can be used, and the silicon surface can be prevented from being roughened by ink or the like.

【0033】請求項4の発明は、請求項2あるいは3の
発明において、前記単結晶シリコンとインシュレーター
の積層構造の厚さが、前記振動板の所望の厚さであるの
で、インシュレーター層にてエッチングが急激に減少す
るため、膜厚の変動が少なく、精度のよい振動板を得る
ことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the present invention, since the thickness of the laminated structure of the single crystal silicon and the insulator is a desired thickness of the diaphragm, the insulator layer is etched. Is sharply reduced, so that a variation in film thickness is small and a highly accurate diaphragm can be obtained.

【0034】請求項5の発明は、請求項2乃至5の発明
において、前記インシュレーターの膜厚が、0.1〜
0.5μmであるので、オーバーエッチングにも十分耐
えることができ、また、振動板の残留応力の発生などの
不都合も生じない。
According to a fifth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the insulator has a thickness of 0.1 to 0.1.
Since it is 0.5 μm, it can sufficiently withstand over-etching, and there is no inconvenience such as generation of residual stress of the diaphragm.

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

【図1】 本発明によるインクジェトヘッド及びその製
造方法に用いるSOI技術を説明するための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining an SOI technique used for an inkjet head and a method of manufacturing the same according to the present invention.

【図2】 本発明によるインクジェトヘッド及びその製
造方法に用いるSOI技術を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining an SOI technique used in an inkjet head and a method of manufacturing the same according to the present invention.

【図3】 本発明によるインクジェットヘッドの一実施
例を説明するための要部構成図である。
FIG. 3 is a main part configuration diagram for explaining an embodiment of an ink jet head according to the present invention.

【図4】 本発明によるインクジェットヘッドの振動板
の製造方法の一実施例を説明するための図である。
FIG. 4 is a view for explaining one embodiment of a method of manufacturing a diaphragm of an ink jet head according to the present invention.

【図5】 図4に示した実施例に用いたSOI構造材料
の評価を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining evaluation of the SOI structure material used in the example shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板、1a,1b…単結晶シリコン基板、1c…研
磨部分、1d…露出部分、2a,2b,2c…酸化膜、
3…振動板、4…上部基板、5…下部基板、6…ノズル
孔、7…絶縁膜、8…電極、9…吐出室、t1…振動板
3の厚さ、t2…基板1の厚さ、t3…酸化膜2b,2c
の厚さ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 1a, 1b ... Single crystal silicon substrate, 1c ... Polished part, 1d ... Exposed part, 2a, 2b, 2c ... Oxide film,
Reference numeral 3 denotes a vibration plate, 4 denotes an upper substrate, 5 denotes a lower substrate, 6 denotes a nozzle hole, 7 denotes an insulating film, 8 denotes an electrode, 9 denotes a discharge chamber, t 1 denotes a thickness of the vibration plate 3, and t 2 denotes a thickness of the substrate 1. Thickness, t 3 ... oxide films 2b, 2c
Thickness.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 静電力により振動板を変形させてインク
液滴を吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記振
動板にSOI(Silicon on Insulator)構造材料を用い
ることを特徴とするインクジェットヘッド及びその製造
方法。
1. An ink jet head for discharging ink droplets by deforming a diaphragm by electrostatic force, wherein an SOI (Silicon on Insulator) structural material is used for the diaphragm, and a method of manufacturing the same.
【請求項2】 前記SOI構造材料が、インシュレータ
ーを単結晶シリコンではさんだ積層構造であることを特
徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッド及びそ
の製造方法。
2. The ink-jet head according to claim 1, wherein the SOI structural material has a laminated structure in which an insulator is sandwiched between single-crystal silicon.
【請求項3】 前記インシュレーターが、酸化膜もしく
は窒化膜からなることを特徴とする請求項2に記載のイ
ンクジェットヘッド及びその製造方法。
3. The ink-jet head according to claim 2, wherein the insulator is made of an oxide film or a nitride film.
【請求項4】 前記単結晶シリコンとインシュレーター
の積層構造の厚さが、前記振動板の所望の厚さであるこ
とを特徴とする請求項2あるいは3に記載のインクジェ
ットヘッド及びその製造方法。
4. The inkjet head according to claim 2, wherein the thickness of the laminated structure of the single crystal silicon and the insulator is a desired thickness of the diaphragm.
【請求項5】 前記インシュレーターの膜厚が、0.1
〜0.5μmであることを特徴とする請求項2乃至4に
記載のインクジェットヘッド及びその製造方法。
5. The insulator having a thickness of 0.1
The inkjet head according to any one of claims 2 to 4, wherein the thickness is from 0.5 to 0.5 m.
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