JP2002160363A - Ink jet head and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、静電利用型アクチ
ュエータをインク液滴の吐出に利用したインクジェット
ヘッドおよびインクジェットヘッドの製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head using an electrostatic actuator for discharging ink droplets, and a method of manufacturing the ink jet head.
【0002】[0002]
【従来の技術】今日、インクジェットプリンタが普及し
ているが、一般に、インク液の一部を急激に沸騰させて
気泡を発生させ、この気泡の膨張力を利用してインク液
滴をインク吐出ノズルから吐出させる加熱方式や、ピエ
ゾ素子を印加電圧によって振動させて、インク液滴をイ
ンク吐出ノズルから吐出させるピエゾ方式によって行わ
れている。一方、今日、静電力を利用したアクチュエー
タをインク液滴の吐出に利用した方式も種々提案されて
いる。2. Description of the Related Art Ink jet printers have become widespread today. In general, a part of an ink liquid is rapidly boiled to generate bubbles, and ink droplets are ejected by utilizing the expansion force of the bubbles. Or a piezo method in which a piezo element is vibrated by an applied voltage to discharge ink droplets from an ink discharge nozzle. On the other hand, various systems using actuators utilizing electrostatic force for discharging ink droplets have been proposed today.
【0003】ここで、静電力を利用したインクジェット
ヘッドは、図7に示すように、インク液室100を形成
する面、例えば底面を、インク液室100外に薄膜可動
電極104を備える振動板102で構成し、この薄膜可
動電極104とこの薄膜可動電極104に平行に配置さ
れた薄膜固定電極106との間に電圧Vを加えて、振動
板102を図中破線のように変位させ、復元させること
によって、インク供給孔108から供給され、インク液
室100に充たされたインクを、インク吐出ノズル11
2からインク液滴110として吐出させる。Here, as shown in FIG. 7, an ink jet head using electrostatic force is provided on a diaphragm 102 having a thin film movable electrode 104 outside a surface on which an ink liquid chamber 100 is formed, for example, a bottom surface. The voltage V is applied between the thin-film movable electrode 104 and the thin-film fixed electrode 106 arranged in parallel to the thin-film movable electrode 104, and the diaphragm 102 is displaced as indicated by a broken line in FIG. The ink supplied from the ink supply hole 108 and filled in the ink liquid chamber 100 is
2 is ejected as an ink droplet 110.
【0004】ここで、薄膜可動電極104および薄膜固
定電極106の材料は、導電性を持つものに限られてお
り、例えば、白金(Pt)等の金属材料が用いられてい
る。しかし、インクジェットヘッドの製造プロセスや駆
動プロセス等において、薄膜可動電極104と薄膜固定
電極106との間に僅かな微粒子が混入することによっ
て、薄膜可動電極104および薄膜固定電極106が容
易に電気的短絡を起こし、インク液滴の吐出が正しく行
われない場合がある他、薄膜可動電極104と薄膜固定
電極106との間に微粒子が混入しなくても、電極間の
距離が極めて小さくなり、放電を容易に起こす場合もあ
る。Here, the material of the thin-film movable electrode 104 and the thin-film fixed electrode 106 is limited to those having conductivity. For example, a metal material such as platinum (Pt) is used. However, in a manufacturing process or a driving process of the inkjet head, a small amount of fine particles are mixed between the thin film movable electrode 104 and the thin film fixed electrode 106, so that the thin film movable electrode 104 and the thin film fixed electrode 106 are easily electrically short-circuited. In some cases, the ejection of ink droplets is not performed correctly. In addition, even if fine particles do not enter between the thin-film movable electrode 104 and the thin-film fixed electrode 106, the distance between the electrodes becomes extremely small, and discharge occurs. Sometimes it can easily happen.
【0005】このような静電力を利用したインクジェッ
トヘッドの放電の問題に対して、特開平7−21476
9号公報や、特開平11−286108号公報に放電防
止のための手段が開示されている。特開平7−2147
69号公報では、振動板に設けられた電極が対向する電
極と接触した時に放電を起こさないように、振動板の電
極が他方の電極と対向する面全体に酸化膜を形成してい
る。一方、特開平11−286108号公報では、衝撃
吸収材からなる絶縁部材を設け、あるいは、絶縁性粒子
を配置している。これによって、いずれの手段も、電気
的短絡を防止することができるとされている。To solve the problem of the discharge of the ink jet head utilizing such electrostatic force, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-21476 discloses a method.
No. 9 and JP-A-11-286108 disclose means for preventing discharge. JP-A-7-2147
In Japanese Patent Publication No. 69, an electrode of the diaphragm forms an oxide film on the entire surface of the diaphragm facing the other electrode so that no discharge occurs when the electrode provided on the diaphragm comes into contact with the facing electrode. On the other hand, in JP-A-11-286108, an insulating member made of a shock absorbing material is provided, or insulating particles are arranged. Thereby, any means can prevent an electric short circuit.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平7−2
14769号公報では、振動板の電極が他方の電極と対
向する面、一面に酸化膜を形成しているので、インクジ
ェットヘッドの基板同士の組み付けのために陽極接合を
行う際や、インクジェットヘッドとして電圧を印加して
作動する際に、絶縁膜上に電荷が溜まり、たとえこの電
荷を取り除いたとしても、微小な表面間力が発生して、
対向する電極とスティッキング(貼り付き)を起こしや
すい。一方、特開平11−286108号公報では、衝
撃吸収材からなる絶縁部材を設け、あるいは、絶縁性粒
子を用いるので、製造上、ゴム等の衝撃吸収材の形成工
程や絶縁性粒子の造粒工程が必要であるが、通常の半導
体製造プロセスを使えず、特別な製造工程を必要とす
る。そのため、電気的短絡を防止したインクジェットヘ
ッドを簡易かつ大量に製造することはできない。However, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-2
In Japanese Patent No. 14769, since an electrode of the vibration plate has an oxide film formed on one surface facing the other electrode, a voltage is applied when performing anodic bonding for assembling the substrates of the ink jet head, When the device is operated by applying an electric charge, electric charges accumulate on the insulating film, and even if this electric charge is removed, a minute surface force is generated,
Sticking (sticking) with the facing electrode is likely to occur. On the other hand, in JP-A-11-286108, an insulating member made of a shock absorbing material is provided or insulating particles are used. However, a normal semiconductor manufacturing process cannot be used, and a special manufacturing process is required. Therefore, it is not possible to easily and mass-produce an ink jet head in which an electric short circuit is prevented.
【0007】今日、インクジェットヘッドの高密度化が
要求される中、隣接するインク吐出ノズルの間隔を狭く
するために、振動板の幅を狭くする一方、それに伴っ
て、インク吐出量を一定に確保する点から振動板を細長
くし、しかも、薄膜可動電極104と薄膜固定電極10
6との間の間隔を狭くする傾向にある。このような状況
下、薄膜可動電極104と薄膜固定電極106との間隔
を狭くして、細長くなった振動板を配置すると、電気的
短絡やスティッキングを益々起こしやすくなる。[0007] With the demand for higher density ink jet heads today, the width of the vibration plate is reduced in order to narrow the distance between adjacent ink discharge nozzles, and accordingly, the ink discharge amount is kept constant. In order to achieve this, the diaphragm is elongated, and the thin-film movable electrode 104 and the thin-film fixed electrode 10
6 tends to be narrower. Under such circumstances, when the distance between the thin-film movable electrode 104 and the thin-film fixed electrode 106 is reduced and an elongated diaphragm is arranged, an electric short circuit and sticking are more likely to occur.
【0008】そこで、本発明は、上記問題を解決するた
めに、静電力を利用したインクジェットヘッドであっ
て、スティッキングが発生せず、半導体製造プロセスで
容易に作成することのできるインクジェットヘッド、さ
らには、電気的短絡を防止するインクジェットヘッドを
提供すると共に、このインクジェットヘッドの製造方法
を提供することを目的とする。In order to solve the above problems, the present invention is directed to an ink jet head utilizing electrostatic force, which does not cause sticking and can be easily manufactured in a semiconductor manufacturing process. It is another object of the present invention to provide an ink jet head for preventing an electric short circuit and to provide a method for manufacturing the ink jet head.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、インク吐出ノズルと、このインク吐出ノ
ズルに連通するインク液室と、このインク液室の一面を
形成する振動板と、この振動板に設けられた可動電極
と、前記インク液室外に前記可動電極に微小間隔離れて
平行に配置された固定電極とを有し、前記可動電極と前
記固定電極の間に電圧を印加して前記振動板を振動させ
ることによって前記インク液室からインクを吐出させる
インクジェットヘッドであって、前記可動電極と前記固
定電極の少なくとも一方に、他方の電極と対向する対向
面を先端に有する突起であって、前記対向面の形状を包
含する最小円の直径に対する突起の高さの比が0.1以
下である絶縁性微小突起を設けたことを特徴とするイン
クジェットヘッドを提供するものである。In order to achieve the above object, the present invention provides an ink discharge nozzle, an ink liquid chamber communicating with the ink discharge nozzle, and a diaphragm forming one surface of the ink liquid chamber. A movable electrode provided on the vibrating plate, and a fixed electrode disposed outside the ink liquid chamber and spaced apart from the movable electrode by a minute distance in parallel, and applying a voltage between the movable electrode and the fixed electrode. An ink jet head that ejects ink from the ink liquid chamber by vibrating the vibrating plate, wherein at least one of the movable electrode and the fixed electrode has, at its tip, a facing surface facing the other electrode. An ink-jet head comprising an insulating microprojection, wherein a ratio of a height of the projection to a diameter of a minimum circle including the shape of the facing surface is 0.1 or less. It is intended to provide.
【0010】ここで、前記絶縁性微小突起が複数個設け
られるのが好ましく、また、前記絶縁性微小突起が規則
的に配置されるのが好ましい。さらに、少なくとも2つ
以上の絶縁性微小突起は、お互いに共通する共通基部を
有するのが好ましい。さらに、前記振動板が矩形形状で
あって、前記対向面は、前記振動板の矩形形状の短辺方
向に短辺を持つ矩形形状であるのが好ましい。Here, it is preferable that a plurality of the insulating microprojections are provided, and it is preferable that the insulating microprojections are regularly arranged. Further, it is preferable that at least two or more insulating microprojections have a common base common to each other. Further, it is preferable that the diaphragm has a rectangular shape, and the opposed surface has a rectangular shape having a short side in a short side direction of the rectangular shape of the diaphragm.
【0011】また、本発明は、インク吐出ノズルと、こ
のインク吐出ノズルに連通するインク液室と、このイン
ク液室の一面を形成する振動板と、この振動板に設けら
れた可動電極と、前記インク液室外に前記可動電極に微
小間隔離れて平行に配置された固定電極とを有し、前記
可動電極と前記固定電極の間に電圧を印加して前記振動
板を振動させることによって前記インク液室からインク
を吐出させるインクジェットヘッドを製造するに際し、
前記可動電極および前記固定電極の少なくとも1つの電
極薄膜層を基板に形成した後、電極形成用の第1のパタ
ーニングマスクを形成する第1のマスク形成工程と、こ
の第1のマスク形成工程を経た基板に、絶縁性薄膜層を
形成する絶縁性薄膜層形成工程と、この絶縁性薄膜層上
の電極形成位置に、絶縁性微小突起形成用の第2のパタ
ーニングマスクを形成する第2のマスク形成工程と、前
記第1のパターニングマスクを少なくとも最下層のエッ
チングストップ層として、前記絶縁性薄膜層をエッチン
グするエッチング工程と、前記第1のパターニングマス
クおよび前記第2のパターニングマスクを除去するマス
ク除去工程とを行うことによって、前記可動電極および
前記固定電極の少なくとも1つに絶縁性微小突起を作成
することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法
を提供するものである。Further, the present invention provides an ink discharge nozzle, an ink liquid chamber communicating with the ink discharge nozzle, a diaphragm forming one surface of the ink liquid chamber, a movable electrode provided on the vibration plate, A fixed electrode disposed outside of the ink liquid chamber and parallel to the movable electrode at a minute distance from the movable electrode, and applying a voltage between the movable electrode and the fixed electrode to vibrate the diaphragm to thereby form the ink. When manufacturing an inkjet head that ejects ink from the liquid chamber,
After forming at least one electrode thin film layer of the movable electrode and the fixed electrode on the substrate, a first mask forming step of forming a first patterning mask for forming an electrode, and the first mask forming step are performed. An insulating thin film layer forming step of forming an insulating thin film layer on a substrate, and a second mask forming step of forming a second patterning mask for forming insulating minute projections at an electrode forming position on the insulating thin film layer A step of etching the insulating thin film layer using the first patterning mask as at least a lowermost etching stop layer; and a mask removing step of removing the first patterning mask and the second patterning mask. By forming an insulating microprojection on at least one of the movable electrode and the fixed electrode. There is provided a method of manufacturing that the ink jet head.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明のインクジェットヘ
ッドについて、添付の図面に示される好適実施例を基に
詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an ink jet head of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
【0013】図1(a)には、本発明のインクジェット
ヘッドの好適実施例であって、1つのインク吐出ノズル
に対応するインクジェットヘッド10の構成を示してい
る。また、図1(b)には、図1(a)中のX−X’線
で切断した時のインクジェットヘッドの断面の構成を示
している。インクジェットヘッド10は、基板12、1
4および16の3層が陽極接合等によって接合された積
層構造からなり、基板12には、インク吐出ノズル13
が設けられ、基板12および14によってインク液室1
8が形成されるとともに、インク液室18にインクを供
給するインク供給路20が形成される。インク供給路2
0は、図1(a)の紙面に向かって垂直方向に伸びる供
給路に接続され、この供給路は、図示されないインクタ
ンクに接続される。FIG. 1A shows a preferred embodiment of an ink jet head according to the present invention, and shows a structure of an ink jet head 10 corresponding to one ink discharge nozzle. FIG. 1B shows a cross-sectional configuration of the inkjet head when cut along the line XX ′ in FIG. 1A. The ink jet head 10 includes a substrate 12,
The substrate 12 has a laminated structure in which three layers 4 and 16 are joined by anodic bonding or the like.
Is provided, and the ink liquid chamber 1 is
8 is formed, and an ink supply path 20 for supplying ink to the ink liquid chamber 18 is formed. Ink supply path 2
0 is connected to a supply path extending in the vertical direction toward the paper surface of FIG. 1A, and this supply path is connected to an ink tank (not shown).
【0014】インク液室18の底面には、基板14の肉
厚が部分的に薄くなっており、後述するように静電力に
よって容易に変形する振動板19が形成されている。ま
た、基板14の下面には、薄膜可動電極22が配置さ
れ、基板14の端部において薄膜可動電極22の共通端
子(図示されない)が設けられる。ここで、基板14、
16は、Si等の半導体の上層にSiO2 等の絶縁層を
設けた基板であってもよいし、パイレックス(登録商
標)ガラスからなる基板であってもよい。基板16に
は、薄膜可動電極22と微小間隔、例えば3μmの間隔
で、薄膜固定電極26が平行に配置され、基板16の端
部に各インク液室に個別の薄膜固定電極26の固有端子
(図示されない)が設けられる。薄膜可動電極22およ
び薄膜固定宇電極26の電極材質として、例えば、Cr
−Pt−Crの3層構造の金属やTi −Pt−Tiの3
層構造の金属の他、AlやSiやITO等が用いられ
る。The thickness of the substrate 14 is partially reduced on the bottom surface of the ink liquid chamber 18, and a vibration plate 19 which is easily deformed by electrostatic force is formed as described later. A thin film movable electrode 22 is arranged on the lower surface of the substrate 14, and a common terminal (not shown) of the thin film movable electrode 22 is provided at an end of the substrate 14. Here, the substrate 14,
Reference numeral 16 may be a substrate provided with an insulating layer such as SiO 2 on a semiconductor such as Si or a substrate made of Pyrex (registered trademark) glass. On the substrate 16, thin film fixed electrodes 26 are arranged in parallel with the thin film movable electrode 22 at a minute interval, for example, at a distance of 3 μm. (Not shown). As the electrode material of the thin film movable electrode 22 and the thin film fixed electrode 26, for example, Cr
-Pt-Cr three-layer metal or Ti-Pt-Ti
In addition to metal having a layer structure, Al, Si, ITO, or the like is used.
【0015】共通端子および固有端子の端子間には、所
定の制御電圧Vがパルス的に印加され、薄膜可動電極2
2および薄膜固定電極26間に、入力されるデータDに
応じて電位差が生じる様に構成される。電位差の生じた
薄膜可動電極22および薄膜固定電極26は、導電性を
持つため、互いに異なる極性に帯電し、その結果、電極
間に静電力が働き、振動板19が下に凸となるように変
形する一方、電位差が解放されると、振動板19は復元
し、インク液室18内の圧力が急激に上昇し、インク吐
出用ノズル13からインク液滴が吐出するように構成さ
れる。A predetermined control voltage V is applied like a pulse between the common terminal and the unique terminal, and the thin film movable electrode 2
2 and the thin film fixed electrode 26 are configured such that a potential difference is generated according to the input data D. Since the thin-film movable electrode 22 and the thin-film fixed electrode 26 having the potential difference have conductivity, they are charged to different polarities, and as a result, an electrostatic force acts between the electrodes, so that the diaphragm 19 becomes convex downward. On the other hand, when the potential difference is released while deforming, the vibration plate 19 is restored, the pressure in the ink liquid chamber 18 rapidly rises, and the ink droplets are ejected from the ink ejection nozzles 13.
【0016】ここで、薄膜可動電極22の上層には、S
i等からなる半導体薄膜層28が形成され、この半導体
薄膜層28の表面に、絶縁性微小突起30が複数個、規
則的に配置されている。薄膜可動電極22の上層に、S
i等からなる半導体薄膜層28を形成するのは、薄膜可
動電極22と薄膜固定電極26が接触し、あるいは、接
触しなくても、接近することによって発生する電気的短
絡を防止するためである。半導体薄膜層28を設けるこ
とによって、薄膜可動電極22や薄膜固定電極26が導
体金属で構成された場合に比べて、電気的短絡が防止で
きるほか、薄膜可動電極22や薄膜固定電極26が半導
体で構成された場合に比べて、電気抵抗が大きくなら
ず、アクチュエータとして用いる際の時定数を小さくす
ることでき、振動板19の応答性を向上することができ
る。Here, the upper layer of the thin film movable electrode 22 has S
A semiconductor thin film layer made of i or the like is formed, and a plurality of insulating minute protrusions 30 are regularly arranged on the surface of the semiconductor thin film layer. On the upper layer of the thin film movable electrode 22, S
The reason why the semiconductor thin film layer 28 made of i or the like is formed is to prevent an electrical short circuit caused by approaching the thin film movable electrode 22 and the thin film fixed electrode 26 when they come into contact with each other or not. . By providing the semiconductor thin film layer 28, an electrical short circuit can be prevented as compared with the case where the thin film movable electrode 22 and the thin film fixed electrode 26 are made of a conductive metal, and the thin film movable electrode 22 and the thin film fixed electrode 26 are made of a semiconductor. As compared with the case of the configuration, the electric resistance does not increase, the time constant when used as an actuator can be reduced, and the responsiveness of the diaphragm 19 can be improved.
【0017】また、この半導体薄膜層28の上に、絶縁
性微小突起30を設けるのは、インクジェットヘッド1
0の組み立て時の陽極接合の際や振動板19の駆動の際
に、分極して表面電荷が溜まった薄膜可動電極22の表
層(半導体薄膜層28)と薄膜固定電極26の表層とが
お互いに貼り付く(スティッキング)のを阻止するため
である。また、絶縁性微小突起30が薄膜可動電極22
に、複数形成されるので、薄膜可動電極22と薄膜固定
電極26の間隔が一定でない場合でも、電気的短絡を防
止することができる。ここで、絶縁性微小突起30の材
質として、SiO2 や、Al2 O3 やSi2 N4 やSi
CやTa2 O5 等の絶縁材料が挙げられる。なお、絶縁
性微小突起30を設けることで、薄膜可動電極22の表
層と薄膜固定電極26の表層とがお互い接触することが
なく一定の距離離れるので、電気的短絡の防止のため
に、半導体薄膜層28を薄膜可動電極22の上層に必ず
しも形成する必要はない。半導体薄膜層28は、薄膜固
定電極26に設けてもよい。さらには、半導体薄膜層2
8を全く設けなくてもよい。The insulating microprojections 30 are provided on the semiconductor thin film layer 28 by the ink jet head 1.
At the time of anodic bonding at the time of assembling and the driving of the vibration plate 19, the surface layer (semiconductor thin film layer 28) of the thin film movable electrode 22 and the surface layer of the thin film fixed electrode 26, which are polarized and have accumulated surface charges, are mutually connected. This is to prevent sticking. Also, the insulating minute projections 30 are
In addition, since a plurality of thin-film movable electrodes 22 and thin-film fixed electrodes 26 are not fixed, an electric short circuit can be prevented. Here, as a material of the insulating minute projections 30, SiO 2 , Al 2 O 3 , Si 2 N 4 , Si
Insulating materials such as C and Ta 2 O 5 are mentioned. By providing the insulating minute projections 30, the surface layer of the thin film movable electrode 22 and the surface layer of the thin film fixed electrode 26 are separated from each other by a certain distance without contacting each other. It is not always necessary to form the layer 28 on the thin film movable electrode 22. The semiconductor thin film layer 28 may be provided on the thin film fixed electrode 26. Further, the semiconductor thin film layer 2
8 may not be provided at all.
【0018】このような絶縁性微小突起30の配置が図
1(c)に示されている。振動板19は、インクジェッ
トヘッドのインク吐出ノズルの高密度化に伴い、振動板
19のインク吐出ノズルの配列方向の幅は狭く、それと
ともに、インク液滴の吐出量を確保するために、インク
吐出ノズルの配列方向と直交する方向の長さは長くなっ
ている。例えば、振動板19の形状は、長さAが略1m
mに対して、幅Bが40μmである。本発明において
は、振動板19の幅Bは150μm以下、より好ましく
は80μm以下である。FIG. 1 (c) shows such an arrangement of the insulating minute projections 30. As shown in FIG. The diaphragm 19 has a narrower width in the arrangement direction of the ink discharge nozzles of the diaphragm 19 with the increase in the density of the ink discharge nozzles of the ink jet head. The length in the direction orthogonal to the nozzle arrangement direction is longer. For example, the shape of the diaphragm 19 is such that the length A is approximately 1 m.
The width B is 40 μm with respect to m. In the present invention, the width B of the diaphragm 19 is 150 μm or less, more preferably 80 μm or less.
【0019】このような振動板19の形状に合わせて、
絶縁性微小突起30の対向面33の形状も矩形形状と
し、その時の矩形形状の短辺は、振動板19の短辺方向
と一致し、振動板19の長辺方向は、矩形形状の長辺方
向と一致する構成となっている。このように、絶縁性微
小突起30の対向面33の矩形形状の短辺を、振動板1
9の短辺方向と一致させるように配置するのは、振動板
19が所定の制御電圧Vを受けて変形を起こした時の振
動板19の変形時の曲率変化の大きさを考慮したためで
ある。すなわち、振動板19が薄膜固定電極26に引っ
張られて変形する時、振動板19の長辺方向の曲率変化
は小さく、短辺方向の曲率変化は大きくなる。従って、
この時の短辺方向の曲率変化によって、絶縁性微小突起
30が短辺方向に大きな曲げ応力を受けて剥離や割れが
発生することのないように、振動板19の短辺方向に絶
縁性微小突起30の短辺を配置する。According to the shape of the diaphragm 19,
The shape of the opposing surface 33 of the insulating minute projection 30 is also rectangular, and the short side of the rectangular shape at that time matches the short side direction of the diaphragm 19, and the long side direction of the diaphragm 19 is the long side of the rectangular shape. The configuration matches the direction. Thus, the short side of the rectangular shape of the opposing surface 33 of the insulating minute protrusion 30 is
The reason why the diaphragm 19 is arranged so as to coincide with the short side direction is to take into account the magnitude of a change in curvature when the diaphragm 19 is deformed when the diaphragm 19 is deformed by receiving a predetermined control voltage V. . That is, when the diaphragm 19 is deformed by being pulled by the thin film fixed electrode 26, the change in the curvature in the long side direction of the diaphragm 19 is small and the change in the curvature in the short side direction is large. Therefore,
At this time, the insulating minute protrusions 30 are not subjected to a large bending stress in the short side direction due to the change in the curvature in the short side direction, so that separation or cracking is not generated in the short side direction of the diaphragm 19. The short side of the projection 30 is arranged.
【0020】さらに、絶縁性微小突起30は、薄膜固定
電極26と対向する対向面33を先端に有し、この対向
面の形状を包含する最小円の直径に対する、絶縁性微小
突起30の高さの比が0.1以下となっている。例え
ば、絶縁性微小突起30の対向面33の矩形形状を包含
する最小円の直径d(図1(d)参照)は、略2〜4μ
mまたはそれ以上であり、その上限は30μmである。
一方、絶縁性微小突起30の突起高さh(図1(e)参
照)は、略0.1〜0.2μmまたはそれ以下であり、
下限は0.01μmである。絶縁性微小突起30がこの
ような構成をとることで、スティッキングを防止するこ
とができるとともに、後述するように、半導体製造プロ
セスを利用した表面マイクロマシニングプロセスを利用
することで、効率よく絶縁性微小突起を作成することが
できる。Further, the insulating microprojection 30 has at its tip an opposing surface 33 facing the thin-film fixed electrode 26, and the height of the insulating microprojection 30 with respect to the diameter of the smallest circle including the shape of the opposing surface. Is 0.1 or less. For example, the diameter d of the smallest circle including the rectangular shape of the opposing surface 33 of the insulating minute protrusion 30 (see FIG. 1D) is approximately 2 to 4 μm.
m or more, and the upper limit is 30 μm.
On the other hand, the protrusion height h (see FIG. 1 (e)) of the insulating minute protrusion 30 is approximately 0.1 to 0.2 μm or less,
The lower limit is 0.01 μm. With such a configuration of the insulating microprojections 30, sticking can be prevented, and as described later, by using a surface micromachining process using a semiconductor manufacturing process, the insulating microprojections can be efficiently formed. Protrusions can be created.
【0021】なお、絶縁性微小突起30の、薄膜固定電
極26と対向する対向面33は、矩形形状であるが、本
発明においては、これに限定されず、この絶縁性微小突
起の高さの、対向面33の形状を包含する最小円の直径
に対する比が0.1以下となる条件を満たすものであれ
ば、三角形や円等いかなる形状であってもよい。また、
絶縁性微小突起30は、半導体薄膜層28を介した薄膜
可動電極22の表層に設けられているが、本発明におい
てはこれに限定されず、薄膜固定電極26の表層、ある
いは、半導体薄膜層28を介した薄膜可動電極22の表
層および薄膜固定電極26の表層に設けられるものであ
ってもよい。また、本実施例では、半導体薄膜層28が
薄膜可動電極22に設けられているが、薄膜固定電極2
6に設けられるものであってもよい。The opposing surface 33 of the insulating microprojection 30 facing the thin-film fixed electrode 26 has a rectangular shape. However, the present invention is not limited to this, and the height of the insulating microprojection is not limited to this. Any shape such as a triangle or a circle may be used as long as it satisfies the condition that the ratio of the diameter of the smallest circle including the shape of the facing surface 33 to the diameter is 0.1 or less. Also,
The insulating microprojections 30 are provided on the surface of the thin-film movable electrode 22 with the semiconductor thin-film layer 28 interposed therebetween. However, the present invention is not limited to this. The surface of the thin-film fixed electrode 26 or the semiconductor thin-film layer 28 May be provided on the surface layer of the thin-film movable electrode 22 and the surface layer of the thin-film fixed electrode 26 via a thin film. In this embodiment, the semiconductor thin film layer 28 is provided on the thin film movable electrode 22.
6 may be provided.
【0022】このようなインクジェットヘッド10は、
図示されない記録制御部において、記録を行うための入
力データから、インク液室18からインク液滴を吐出す
る吐出シークエンスに基づいた制御電圧信号が作成さ
れ、固有端子から薄膜固定電極26に所望の制御電圧V
が印加される。一方、共通端子はアースに接続されるの
で、薄膜固定電極26に所望の制御電圧Vが印加される
ことにより、薄膜固定電極26および薄膜可動電極22
に異なる電荷が蓄積して帯電し、静電力により薄膜可動
電極22を備える振動板19が変形する。これによっ
て、インク液室18の圧力が低下するので、インク供給
路20からインクが流入してインク液室18を充たす。
その後、制御電圧信号に従って制御電圧Vが解放される
と、振動板19が復元するので、インク液室18に充た
されたインクはインク吐出用ノズル13からインク液滴
として吐出する。Such an ink jet head 10 has
In a recording control unit (not shown), a control voltage signal based on a discharge sequence for discharging ink droplets from the ink liquid chamber 18 is created from input data for performing recording, and a desired control is performed on the thin film fixed electrode 26 from a unique terminal. Voltage V
Is applied. On the other hand, since the common terminal is connected to the ground, when a desired control voltage V is applied to the thin-film fixed electrode 26, the thin-film fixed electrode 26 and the thin-film movable electrode 22
In this case, different electric charges are accumulated and charged, and the diaphragm 19 provided with the thin film movable electrode 22 is deformed by electrostatic force. As a result, the pressure of the ink liquid chamber 18 decreases, so that ink flows from the ink supply path 20 to fill the ink liquid chamber 18.
Thereafter, when the control voltage V is released in accordance with the control voltage signal, the diaphragm 19 is restored, and the ink filled in the ink liquid chamber 18 is discharged from the ink discharge nozzle 13 as ink droplets.
【0023】静電力により振動板19が変形する際、絶
縁性微小突起30が半導体薄膜層28を介して薄膜可動
電極22の表層に設けられているので、薄膜可動電極2
2の表層と、薄膜固定電極26の表層とがスティッキン
グを起こすことはない。また、インクジェットヘッド1
0の組み立ての際の基板14と基板16との接合の際、
基板14および基板16の一方を陽極とし、他方を陰極
として、例えば、300℃で加熱しながら、500Vの
直流電圧を印加することによって接合が行われるが、そ
の際においても、絶縁性微小突起30が薄膜可動電極2
2の表層に設けられているので、薄膜可動電極22の表
層と、薄膜固定電極26の表層とがスティッキングを起
こすことはない。When the diaphragm 19 is deformed by an electrostatic force, the insulating micro-projections 30 are provided on the surface of the thin-film movable electrode 22 via the semiconductor thin-film layer 28.
2 and the surface layer of the thin-film fixed electrode 26 do not stick. In addition, the inkjet head 1
At the time of joining the substrate 14 and the substrate 16 at the time of assembling 0,
Bonding is performed by applying one of the substrate 14 and the substrate 16 as an anode and the other as a cathode, for example, by applying a DC voltage of 500 V while heating at 300 ° C. Is a thin film movable electrode 2
2, the surface layer of the thin-film movable electrode 22 and the surface layer of the thin-film fixed electrode 26 do not stick.
【0024】このような薄膜可動電極22の上に、ある
いは、半導体薄膜28の上に、絶縁性微小突起30を作
成は、半導体製造プロセスを用いたマイクロマシニング
技術を用いて行うことができる。図2(a)〜(i)に
は、3つの絶縁性微小突起30を作成する方法を示して
いる。なお、基板14の図中の上面側には、本工程後に
インク液室18を形成する。まず、図2(a)に示すよ
うに、基板14の表面に、フォトレジスト80による薄
膜可動電極22作成用パタニングマスクを公知のフォト
リソグラフィの技術を用いて作成し、図2(b)のよう
に、Cr−Pt−Crの3層構造からなる導体金属層5
2を、フォトレジスト80のパタニングマスクの形成さ
れた基板19上に公知のスパッタリングを用いて積層す
る。例えば、Cr層の厚みは共に0.01μm、Pt層
の厚みは0.09μmとする。The formation of the insulating microprojections 30 on the thin film movable electrode 22 or on the semiconductor thin film 28 can be performed by a micromachining technique using a semiconductor manufacturing process. FIGS. 2A to 2I show a method of forming three insulating microprojections 30. FIG. Note that an ink liquid chamber 18 is formed on the upper surface side of the substrate 14 in the drawing after this step. First, as shown in FIG. 2A, a patterning mask for forming the thin film movable electrode 22 using the photoresist 80 is formed on the surface of the substrate 14 by using a known photolithography technique, as shown in FIG. 2B. A conductive metal layer 5 having a three-layer structure of Cr-Pt-Cr.
2 is laminated on the substrate 19 on which the patterning mask of the photoresist 80 is formed by using known sputtering. For example, the thickness of each of the Cr layers is 0.01 μm, and the thickness of the Pt layer is 0.09 μm.
【0025】次に、図2(c)に示すように、アセトン
を用いて、フォトレジスト50の上に形成された導体金
属層82をリフトオフし、導体電極22と導体電極22
から共通電極に至る導体金属層82’を形成する。次
に、導体金属層82’の形成された基板14上に、図2
(d)に示すように、フォトレジスト84をコートし、
公知のフォトリソグラフィの技術を用いて、パターニン
グマスクを形成する。ここで、薄膜導体電極22を形成
する位置86のフォトレジスト84は取り除かれる。Next, as shown in FIG. 2C, the conductor metal layer 82 formed on the photoresist 50 is lifted off using acetone, and the conductor electrode 22 and the conductor electrode 22 are lifted off.
To form a conductive metal layer 82 'extending from the substrate to the common electrode. Next, on the substrate 14 on which the conductive metal layer 82 'is formed, FIG.
As shown in (d), a photoresist 84 is coated,
A patterning mask is formed by using a known photolithography technique. Here, the photoresist 84 at the position 86 where the thin film conductor electrode 22 is formed is removed.
【0026】次に、図2(e)に示すように、フォトレ
ジスト84でパターニングマスクが形成された基板14
上に、スパッタリングによって、例えば0.09μmの
厚みのSiからなる半導体薄膜層88を形成し、さら
に、図2(f)に示すように、フォトレジスト84を取
り除くことによって、薄膜導体電極22を形成する位置
86に積層される半導体薄膜層88’を除きすべてリフ
トオフされる。こうして、基板14上に導体金属層8
2’と半導体薄膜層88’が形成される。Next, as shown in FIG. 2E, the substrate 14 on which a patterning mask is formed with a photoresist 84 is formed.
A semiconductor thin film layer 88 made of, for example, Si having a thickness of 0.09 μm is formed thereon by sputtering, and the photoresist 84 is removed to form the thin film conductor electrode 22 as shown in FIG. All are lifted off except for the semiconductor thin film layer 88 ′ which is stacked at the position 86 which is to be stacked. Thus, the conductive metal layer 8 is formed on the substrate 14.
2 ′ and a semiconductor thin film layer 88 ′ are formed.
【0027】次に、図2(g)に示すように、フォトリ
ソグラフィ技術を用いて、フォトレジスト90のパタニ
ングマスクを形成する。ここで、薄膜導体電極22を形
成する位置86に、絶縁性微小突起30を形成するため
のフォトレジスト90のパターニングマスクが形成され
る。次に、図2(h)に示すように、フォトレジスト9
0の全面のみならず、フォトレジスト90で保護され
ず、半導体薄膜層88’の露出している部分に、SiO
2 からなる絶縁性薄膜層60がスパッタリングによって
形成される。例えば、絶縁性薄膜層60の厚さは、0.
2μmである。次に、フォトレジスト90をすべて除去
して、絶縁性薄膜層90をリフトオフする。こうして、
薄膜固定電極22および半導体薄膜層28および絶縁性
微小突起30、さらに、薄膜可動電極22から共通端子
に至る薄膜導体層82’が作成される。Next, as shown in FIG. 2G, a patterning mask of a photoresist 90 is formed by using a photolithography technique. Here, a patterning mask of a photoresist 90 for forming the insulating minute projections 30 is formed at the position 86 where the thin film conductor electrode 22 is to be formed. Next, as shown in FIG.
In addition to the entire surface of the semiconductor thin film layer 88 ′, SiO
2 is formed by sputtering. For example, the thickness of the insulating thin film layer 60 is set to 0.1.
2 μm. Next, the photoresist 90 is entirely removed, and the insulating thin film layer 90 is lifted off. Thus,
The thin-film fixed electrode 22, the semiconductor thin-film layer 28, the insulating minute projections 30, and the thin-film conductor layer 82 'from the thin-film movable electrode 22 to the common terminal are formed.
【0028】ここで、絶縁性微小突起30は、図3に示
すように、薄膜可動電極22が形成される位置86のS
iO2 からなる絶縁性薄膜層92の下層にあるフォトレ
ジスト90(斜線部分)が取り除かれ、さらに、上層に
位置する絶縁性薄膜層92も同時に取り除かれることに
よって形成されるので、本来絶縁性微小突起30を形成
すべき絶縁性薄膜層92の部分92a、92bや92c
も、一緒に取り除かれるおそれがある。また、フォトレ
ジスト90(斜線部分)が取り除かれる際、絶縁性微小
突起30を形成すべき絶縁性薄膜層92の部分まで取り
除かれないにしても、容易に剥離し易い状態になって絶
縁性微小突起30が形成されるといった問題が発生す
る。そこで、本発明は、以下に説明するインクジェット
ヘッドの製造方法を提供するものである。Here, as shown in FIG. 3, the insulating minute protrusion 30 is located at the position 86 where the thin film movable electrode 22 is formed.
The photoresist 90 (shaded portion) under the insulating thin film layer 92 made of iO 2 is removed, and the insulating thin film layer 92 located above is also removed at the same time. Portions 92a, 92b and 92c of the insulating thin film layer 92 where the projections 30 are to be formed
May also be removed together. Further, when the photoresist 90 (shaded portion) is removed, even if the insulating thin protrusions 30 are not removed to the portion of the insulating thin film layer 92 where the insulating fine protrusions 30 are to be formed, the insulating fine protrusions 30 are easily peeled off and become insulative. There is a problem that the projection 30 is formed. Accordingly, the present invention provides a method for manufacturing an ink jet head described below.
【0029】以下、本発明のインクジェットヘッドの製
造方法について説明する。本発明のインクジェットヘッ
ドの製造方法は、上述したような絶縁性微小突起を薄膜
可動電極22の表層に設ける方法であって、半導体製造
プロセスを利用した表面マイクロマシニングプロセスに
よって行われるものである。図4(a)〜(j)には、
本発明のインクジェットヘッドの製造方法の一例とし
て、図1に示す振動板19がパイレックスガラスからな
り、この振動板19の上にCr−Pt−Crの3層構造
からなる導体金属の薄膜可動電極22を設け、その上層
に、半導体薄膜層28としてSiからなる半導体薄膜層
28を設け、この上層にSiO 2 からなる絶縁性微小突
起30を設ける一連の工程を示している。なお、ここで
は、2つの絶縁性微小突起30の作成を示している。Hereinafter, the production of the ink jet head of the present invention will be described.
The fabrication method will be described. The inkjet head of the present invention
The method for manufacturing the microstructure is to form the insulating microprojections as described above into a thin film.
A method of providing the movable electrode on the surface layer, the method comprising:
For surface micromachining process
This is what is done. 4A to 4J,
As an example of the method of manufacturing the ink jet head of the present invention
The diaphragm 19 shown in FIG. 1 is made of Pyrex glass.
On this diaphragm 19, a three-layer structure of Cr-Pt-Cr is provided.
A conductive metal thin film movable electrode 22 made of
A semiconductor thin film layer made of Si as the semiconductor thin film layer 28;
28, and an upper layer of SiO 2 TwoInsulating micro protrusion made of
3 shows a series of steps for providing an inset 30. Here,
Shows the formation of two insulating microprojections 30.
【0030】まず、図4(a)に示すように、基板14
の表面に、フォトレジスト50による薄膜可動電極22
作成用パタニングマスクを公知のフォトリソグラフィの
技術を用いて作成し、図4(b)のように、Cr−Pt
−Crの3層構造からなる導体金属層52を、フォトレ
ジスト50のパタニングマスクの形成された基板19上
に公知のスパッタリングを用いて形成する。例えば、C
r層の厚みは共に0.01μm、Pt層の厚みは0.9
μmとする。First, as shown in FIG.
On the surface of the thin film movable electrode 22 of the photoresist 50
A patterning mask for formation is formed by using a known photolithography technique, and as shown in FIG.
A conductor metal layer 52 having a three-layer structure of -Cr is formed on the substrate 19 on which the patterning mask of the photoresist 50 is formed by using known sputtering. For example, C
The thickness of each of the r layers is 0.01 μm, and the thickness of the Pt layer is 0.9.
μm.
【0031】次に、図4(c)に示すように、アセトン
を用いて、フォトレジスト50の上に形成された導体金
属層52をリフトオフし、導体電極22と導体電極22
から共通端子に至る導体金属層52’を形成する。次
に、導体金属層52’の形成された基板14上に、図4
(d)に示すように、フォトレジスト54をコートし、
公知のフォトリソグラフィの技術を用いて、電極形成用
のパターニングマスクを形成する(第1のマスク形成工
程)。ここで、薄膜導体電極22を形成する位置56の
フォトレジスト54は取り除かれる。Next, as shown in FIG. 4C, the conductor metal layer 52 formed on the photoresist 50 is lifted off using acetone, and the conductor electrodes 22 and 22 are lifted off.
To form a conductive metal layer 52 'extending from the substrate to the common terminal. Next, on the substrate 14 on which the conductive metal layer 52 'is formed, FIG.
As shown in (d), a photoresist 54 is coated,
Using a known photolithography technique, a patterning mask for forming an electrode is formed (first mask forming step). Here, the photoresist 54 at the position 56 where the thin film conductor electrode 22 is formed is removed.
【0032】次に、図4(e)に示すように、フォトレ
ジスト54でパターニングマスクが形成された基板14
上に、スパッタリングによって、例えば0.09μmの
厚みのSiからなる半導体薄膜層58を形成し、さら
に、図4(f)に示すように、SiO2 からなる絶縁性
薄膜層60をスパッタリングによって形成する(絶縁性
薄膜層形成工程)。絶縁性薄膜層60の厚みは例えば
0.2μmである。なお、上述したように、図1中の半
導体薄膜層28が必ずしも必要としないことから、Si
からなる半導体薄膜層58の形成は省略してもよい。Next, as shown in FIG. 4E, the substrate 14 on which a patterning mask is formed with a photoresist 54 is formed.
A semiconductor thin film layer 58 made of, for example, 0.09 μm in thickness is formed by sputtering on the top, and an insulating thin film layer 60 made of SiO 2 is formed by sputtering, as shown in FIG. (Insulating thin film layer forming step). The thickness of the insulating thin film layer 60 is, for example, 0.2 μm. Note that, as described above, the semiconductor thin film layer 28 in FIG.
The formation of the semiconductor thin film layer 58 made of may be omitted.
【0033】次に、図4(g)に示すように、薄膜導体
電極22を形成する位置56に、フォトレジスト62に
よるパターニングマスクを形成する(第2のマスク形成
工程)。このパターニングマスクは、絶縁性微小突起3
0を形成するたのパターニングマスクである。さらに、
次に、図4(h)に示すように、基板14の裏面にフォ
トレジスト64を塗布する。フォトレジスト64を塗布
するのは、次の工程で行うウェットエッチングの際、基
板14の裏面のエッチングを防止するためである。Next, as shown in FIG. 4G, a patterning mask of a photoresist 62 is formed at a position 56 where the thin-film conductor electrode 22 is to be formed (second mask forming step). This patterning mask is composed of insulating microprojections 3
This is a patterning mask for forming 0. further,
Next, as shown in FIG. 4H, a photoresist 64 is applied to the back surface of the substrate 14. The reason why the photoresist 64 is applied is to prevent the back surface of the substrate 14 from being etched during the wet etching performed in the next step.
【0034】次に、図4(i)に示すように、HFとN
H4 Fの組成が9:100のSiO 2 エッチング液を用
いて、所定時間エッチングを行い、フォトレジスト62
で保護されている部分を残して、絶縁性薄膜層60を除
去する(エッチング工程)。その際、フォトレジスト5
4を少なくとも最下層のエッチングストップ層とする。
本実施例では、Siからなる半導体薄膜層58によっ
て、それより下層はエッチングされないが、本発明で
は、上述したように、Siからなる半導体薄膜層58の
形成を行わない場合は、フォトレジスト54と薄膜可動
電極22を形成する導体金属層52’がエッチングスト
ップ層となる。Next, as shown in FIG.
HFour9: 100 SiO composition of F TwoUse etchant
Etching for a predetermined time
The insulating thin film layer 60 is removed except for the portion protected by
(Etching step). At that time, the photoresist 5
4 is at least the lowermost etching stop layer.
In this embodiment, the semiconductor thin film layer 58 made of Si
The lower layer is not etched, but in the present invention
Is, as described above, the semiconductor thin film layer 58 made of Si.
When the formation is not performed, the photoresist 54 and the thin film are movable.
The conductive metal layer 52 'forming the electrode 22 is etched away.
It becomes a top layer.
【0035】最後に、図4(j)に示すように、フォト
レジスト54を取り除くことで、半導体薄膜層58がリ
フトオフされ、また、フォトレジスト62が取り除かれ
る(マスク除去工程)。これによって、薄膜可動電極2
2および半導体薄膜層28および絶縁性微小突起30、
さらに、薄膜可動電極22から共通端子に至る導体金属
層52’が作成される。こうして、突起高さを0.2μ
m以下、絶縁性微小突起の対向面の形状を包含する最小
円の直径を1〜4μmまたはそれ以上とする形状の絶縁
性微小突起を容易に作成することができる。Finally, as shown in FIG. 4J, by removing the photoresist 54, the semiconductor thin film layer 58 is lifted off, and the photoresist 62 is removed (mask removing step). Thereby, the thin film movable electrode 2
2, the semiconductor thin film layer 28 and the insulating microprojections 30,
Further, a conductive metal layer 52 'from the thin film movable electrode 22 to the common terminal is formed. Thus, the height of the protrusion is 0.2 μ
m or less, it is possible to easily form an insulating microprojection having a shape in which the diameter of the smallest circle including the shape of the opposing surface of the insulating microprojection is 1 to 4 μm or more.
【0036】上記製造方法では、図5に示すように、斜
線部分のSiO2 からなる絶縁性薄膜層60がエッチン
グによって除去されることによって、微小な絶縁性微小
突起30が作成されるので、従来の方法のように、フォ
トレジストを用いたリフトオフを行うことで、絶縁性微
小突起30を作成する場合に比べて、工程中、絶縁性微
小突起30が、半導体薄膜層28や薄膜可動電極22の
表面から剥離することは極めて少なく、剥離し易い状態
で絶縁性微小突起30が形成されることもない。勿論、
絶縁性微小突起30の形状や大きさ材質によっては、上
記従来の方法を用いて絶縁性微小突起30を作成しても
よい。In the above-described manufacturing method, as shown in FIG. 5, the insulating thin film layer 60 made of SiO 2 in the hatched portion is removed by etching, so that minute insulating minute projections 30 are formed. By performing lift-off using a photoresist as in the method (1), the insulating minute protrusions 30 are formed in the semiconductor thin film layer 28 and the thin film movable electrode 22 during the process as compared with the case where the insulating minute protrusions 30 are formed. Peeling from the surface is extremely small, and the insulating minute projections 30 are not formed in a state where the peeling is easy. Of course,
Depending on the shape and size of the insulating microprojections 30, the insulating microprojections 30 may be formed using the above-described conventional method.
【0037】上記インクジェットヘッド10は、図1
(c)に示すように、振動板19の中央部付近に2列
に、振動板19の長辺方向に、一定間隔で配置されたも
のであるが、本発明においてはこれに限定されず、3列
以上であってもよい。また、図6(a)や(b)に示す
ように、振動板19の中央部付近に1列に配置されたも
のであってもよい。さらに、図6(a)に示すように、
振動板15に変形によって絶縁性微小突起30の剥離や
割れが生じない範囲において、絶縁性微小突起30の対
向面33の長辺を振動板19の短辺方向とするものであ
ってもよい。The ink-jet head 10 is shown in FIG.
As shown in (c), the diaphragm 19 is arranged in two rows near the center of the diaphragm 19 at regular intervals in the long side direction of the diaphragm 19, but the present invention is not limited to this. There may be three or more rows. Further, as shown in FIGS. 6A and 6B, the diaphragms 19 may be arranged in a row near the center of the diaphragm 19. Further, as shown in FIG.
The long side of the opposing surface 33 of the insulating minute projection 30 may be set to the short side direction of the diaphragm 19 as long as the insulating minute projection 30 does not peel or crack due to deformation of the diaphragm 15.
【0038】また、図6(c)や図6(c’)に示すよ
うに、複数の微小突起30’の基部が共通する共通基部
31を持つ微小突起形成部材32を絶縁性微小突起30
の替わりに配置してもよい。この場合微小突起30’の
突起高さは、共通基部31の下から微小突起30’先端
の対向面までの高さをいう。As shown in FIGS. 6 (c) and 6 (c '), the microprojection forming member 32 having a common base 31 having a common base of the plurality of microprojections 30' is connected to the insulating microprojections 30. As shown in FIG.
May be arranged instead. In this case, the projection height of the minute projection 30 'refers to the height from below the common base 31 to the opposing surface of the tip of the minute projection 30'.
【0039】以上、本発明のインクジェットヘッドおよ
びインクジェットの製造方法について詳細に説明した
が、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨
を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行
ってもよいのはもちろんである。Although the ink jet head and the method of manufacturing the ink jet according to the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Of course you can do it.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、薄膜可動
電極と薄膜固定電極の少なくとも一方に、絶縁性微小突
起を設けるので、スティッキングが発生しない。また、
絶縁性微小突起の先端に有する対向面の形状を包含する
最小円の直径に対する突起高さの比を0.1以下とする
ので、半導体プロセスを用いてインクジェットヘッドを
容易に作成するこができる。さらに、このような絶縁性
微小突起を複数個形成することで、薄膜可動電極と薄膜
固定電極間の間隔が一定でない場合でも、電気的短絡を
防止することができる。また、矩形形状の振動板に対し
て、絶縁性微小突起の対向面が、振動板の矩形形状の短
辺方向に、短辺を揃えた矩形形状とすることで、絶縁性
微小突起が剥離しにくくなる。さらに、絶縁性微小突起
をエッチング工程を用いて形成するので、従来のように
製造工程中に絶縁性微小突起が剥離することはない。As described above in detail, sticking does not occur because the insulating minute protrusion is provided on at least one of the thin film movable electrode and the thin film fixed electrode. Also,
Since the ratio of the height of the protrusion to the diameter of the smallest circle including the shape of the facing surface provided at the tip of the insulating minute protrusion is set to 0.1 or less, the ink jet head can be easily manufactured using a semiconductor process. Further, by forming a plurality of such insulating minute protrusions, an electrical short circuit can be prevented even when the distance between the thin film movable electrode and the thin film fixed electrode is not constant. In addition, the insulating microprojections are separated from each other by forming the opposed surfaces of the insulating microprojections in the short side direction of the rectangular shape of the diaphragm so that the short sides are aligned with respect to the rectangular diaphragm. It becomes difficult. Further, since the insulating minute protrusions are formed by using the etching process, the insulating minute protrusions do not peel off during the manufacturing process unlike the conventional case.
【図1】 (a)は、本発明のインクジェットヘッドの
一例の概略の構成を示す構成図であり、(b)は、図1
(a)中のX−X’線から見た断面図であり、(c)
は、図1(a)の振動板を見た正面図であり、(d)お
よび(e)は、図1(a)に示す絶縁性微小突起を説明
する図である。FIG. 1A is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of an example of an inkjet head according to the present invention, and FIG.
It is sectional drawing seen from the XX 'line in (a), (c)
FIGS. 2A and 2B are front views of the diaphragm shown in FIG. 1A, and FIGS. 1D and 1E are diagrams illustrating an insulating microprojection shown in FIG.
【図2】 (a)〜(i)は、従来の絶縁性微小突起を
作成する工程を説明する説明図である。FIGS. 2A to 2I are explanatory views illustrating a process of forming a conventional insulating minute projection.
【図3】 図2の絶縁性微小突起を作成する工程の要部
を説明する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a main part of a step of forming the insulating minute protrusions of FIG. 2;
【図4】 (a)〜(j)は、本発明のインクジェット
ヘッドの製造方法の工程の一例を説明する説明図であ
る。FIGS. 4A to 4J are explanatory views illustrating an example of steps of a method for manufacturing an ink jet head according to the present invention.
【図5】 図4に示す絶縁性微小突起を作成する工程の
要部を説明する説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a main part of a step of forming the insulating minute projections illustrated in FIG. 4;
【図6】 (a)〜(c)および(c’)は、本発明の
インクジェットヘッドの絶縁性突起の他の実施例を示す
図である。FIGS. 6A to 6C and 6C 'are views showing another embodiment of the insulating projection of the ink jet head of the present invention.
【図7】 従来のインクジェットヘッドの概略の構成を
示す構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a conventional inkjet head.
10 インクジェットヘッド 12,14,16 基板 18 インク液室 20 インク供給路 22 薄膜可動電極 26 薄膜固定電極 28,58,88 半導体薄膜層 30 絶縁性微小突起 31 共通基部 32 微小突起形成部材 50,54,62,64,80,90 フォトレジスト 52,82 導体金属層 60,92 絶縁性薄膜層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ink jet head 12, 14, 16 Substrate 18 Ink liquid chamber 20 Ink supply path 22 Thin film movable electrode 26 Thin film fixed electrode 28, 58, 88 Semiconductor thin film layer 30 Insulating micro projection 31 Common base 32 Micro projection forming member 50, 54, 62, 64, 80, 90 Photoresist 52, 82 Conductive metal layer 60, 92 Insulating thin film layer
Claims (6)
ルに連通するインク液室と、このインク液室の一面を形
成する振動板と、この振動板に設けられた可動電極と、
前記インク液室外に前記可動電極に微小間隔離れて平行
に配置された固定電極とを有し、前記可動電極と前記固
定電極の間に電圧を印加して前記振動板を振動させるこ
とによって前記インク液室からインクを吐出させるイン
クジェットヘッドであって、 前記可動電極と前記固定電極の少なくとも一方に、他方
の電極と対向する対向面を先端に有する突起であって、
前記対向面の形状を包含する最小円の直径に対する突起
の高さの比が0.1以下である絶縁性微小突起を設けた
ことを特徴とするインクジェットヘッド。An ink discharge nozzle, an ink liquid chamber communicating with the ink discharge nozzle, a vibrating plate forming one surface of the ink liquid chamber, a movable electrode provided on the vibrating plate,
A fixed electrode disposed outside of the ink liquid chamber and parallel to the movable electrode at a minute distance from the movable electrode, and applying a voltage between the movable electrode and the fixed electrode to vibrate the diaphragm to thereby form the ink. An ink jet head that ejects ink from a liquid chamber, wherein at least one of the movable electrode and the fixed electrode has a projection at a tip end that opposes the other electrode,
An ink-jet head comprising an insulating minute protrusion having a ratio of a height of the protrusion to a diameter of a minimum circle including the shape of the facing surface of 0.1 or less.
求項1に記載のインクジェットヘッド。2. The ink jet head according to claim 1, wherein a plurality of said insulating minute projections are provided.
請求項2に記載のインクジェットヘッド。3. The ink jet head according to claim 2, wherein said insulating minute projections are regularly arranged.
お互いに共通する共通基部を有する請求項2または3に
記載のインクジェットヘッド。4. The at least two or more insulating micro projections,
The inkjet head according to claim 2, wherein the inkjet head has a common base common to each other.
を持つ矩形形状である請求項1〜4のいずれかに記載の
インクジェットヘッド。5. The diaphragm according to claim 1, wherein the diaphragm has a rectangular shape, and the facing surface has a rectangular shape having a short side in a short side direction of the rectangular shape of the diaphragm. Ink jet head.
ルに連通するインク液室と、このインク液室の一面を形
成する振動板と、この振動板に設けられた可動電極と、
前記インク液室外に前記可動電極に微小間隔離れて平行
に配置された固定電極とを有し、前記可動電極と前記固
定電極の間に電圧を印加して前記振動板を振動させるこ
とによって前記インク液室からインクを吐出させるイン
クジェットヘッドを製造するに際し、 前記可動電極および前記固定電極の少なくとも1つの電
極薄膜層を基板に形成した後、電極形成用の第1のパタ
ーニングマスクを形成する第1のマスク形成工程と、 この第1のマスク形成工程を経た基板に、絶縁性薄膜層
を形成する絶縁性薄膜層形成工程と、 この絶縁性薄膜層上の電極形成位置に、絶縁性微小突起
形成用の第2のパターニングマスクを形成する第2のマ
スク形成工程と、 前記第1のパターニングマスクを少なくとも最下層のエ
ッチングストップ層として、前記絶縁性薄膜層をエッチ
ングするエッチング工程と、 前記第1のパターニングマスクおよび前記第2のパター
ニングマスクを除去するマスク除去工程とを行うことに
よって、 前記可動電極および前記固定電極の少なくとも1つに絶
縁性微小突起を作成することを特徴とするインクジェッ
トヘッドの製造方法。6. An ink discharge nozzle, an ink liquid chamber communicating with the ink discharge nozzle, a vibration plate forming one surface of the ink liquid chamber, a movable electrode provided on the vibration plate,
A fixed electrode disposed outside of the ink liquid chamber and parallel to the movable electrode at a minute distance from the movable electrode, and applying a voltage between the movable electrode and the fixed electrode to vibrate the diaphragm to thereby form the ink. In manufacturing an inkjet head for discharging ink from a liquid chamber, after forming at least one electrode thin film layer of the movable electrode and the fixed electrode on a substrate, a first patterning mask for forming an electrode is formed. A mask forming step; an insulating thin film layer forming step of forming an insulating thin film layer on the substrate having undergone the first mask forming step; A second mask forming step of forming a second patterning mask of the above, wherein the first patterning mask is at least a lowermost etching stop layer, By performing an etching step of etching the edge thin film layer and a mask removing step of removing the first patterning mask and the second patterning mask, at least one of the movable electrode and the fixed electrode has an insulating property. A method for manufacturing an ink-jet head, wherein a minute projection is formed.
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|---|---|---|---|
| JP2000359359A JP2002160363A (en) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | Ink jet head and method for manufacturing the same |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010205766A (en) * | 2009-02-27 | 2010-09-16 | Toyota Central R&D Labs Inc | Micro device having movable structure |
| JP2012096553A (en) * | 2008-03-26 | 2012-05-24 | Ngk Insulators Ltd | Droplet discharge device |
-
2000
- 2000-11-27 JP JP2000359359A patent/JP2002160363A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8368196B2 (en) | 2009-02-27 | 2013-02-05 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Micro device having a movable structure |
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