JP4655807B2 - Electrostatic actuator, droplet discharge head, and droplet discharge device - Google Patents
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Description
本発明は、静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。 The present invention is an electrostatic actuator, relates to a droplet discharge head and a droplet discharging equipment.
印刷速度の高速化及びカラー化のため、ノズル列を複数有する構造の液滴吐出ヘッドが求められており、さらに、近年、ノズル密度は高密度化し、また1列当たりのノズル数の増加により長尺化しており、液滴吐出ヘッド内のアクチュエータ数はますます増加している。このため、ノズル密度が高密度、ノズル列が長尺で、アクチュエータ数の増加した小型な液滴吐出ヘッドが要求されている。 In order to increase the printing speed and color, there is a demand for a droplet discharge head having a structure having a plurality of nozzle rows. In recent years, the nozzle density has been increased and the number of nozzles per row has increased. The number of actuators in the droplet discharge head is increasing more and more. Therefore, there is a demand for a small droplet discharge head having a high nozzle density, a long nozzle row, and an increased number of actuators.
このような液滴吐出ヘッドにおいて、基板同士を陽極接合する際に、例えばキャビティ基板に設けた振動板の電位を電極基板に設けた個別電極の電位と等電位にして、接合時に個別電極と振動板との電位差をなくすことが行われている。このようにすると、電界が消失し、放電や電界放出を防いで、個別電極と振動板間に大電流が流れないようにすることができ、電極の溶融を防止することができる。この際の接合において、例えば、電極基板上に設けた共通電極に端子すなわち外部のリード線を接触させ、キャビティ基板と電極基板を陽極接合させる発明が開示されている。この場合、電極基板に形成された電極は、接合時のウエハの状態では、全ての電極がリード部を介して共通電極に接続されている。このため、ヘッド形態にする際に、ダイシングによって電極の一部を切断し、リード部を除去しなければならず、このようにすることによって各アクチュエータに対応した電極は個別化され、個別電極を形成することになる(例えば、特許文献1参照)。 In such a droplet discharge head, when the substrates are anodically bonded, for example, the potential of the vibration plate provided on the cavity substrate is set equal to the potential of the individual electrode provided on the electrode substrate, and the individual electrodes vibrate at the time of bonding. Elimination of the potential difference from the plate is performed. In this way, the electric field disappears, discharge and field emission can be prevented, a large current can be prevented from flowing between the individual electrode and the diaphragm, and melting of the electrode can be prevented. In joining at this time, for example, an invention is disclosed in which a terminal, that is, an external lead wire is brought into contact with a common electrode provided on an electrode substrate, and the cavity substrate and the electrode substrate are anodic bonded. In this case, all the electrodes formed on the electrode substrate are connected to the common electrode via the lead portion in the wafer state at the time of bonding. For this reason, when the head is formed, a part of the electrode must be cut by dicing and the lead portion must be removed, and by doing so, the electrode corresponding to each actuator is individualized, and the individual electrode is separated. (For example, refer to Patent Document 1).
特許文献1に開示された従来の液体吐出ヘッドの発明では、接合時のウエハの状態において全ての電極が接続されていて、ダイシング時に電極の一部を切断して個別電極を形成するような配線レイアウト構造にしてあるため、配線レイアウト構造に制約があり、例えば、個別電極をダイシング面の内側に形成できないという制約があった。このため、液滴吐出ヘッドを十分に小型化することができなかった。
In the invention of the conventional liquid discharge head disclosed in
また、液滴吐出ヘッドにおいて、電極基板に形成された電極とキャビティ基板とを直接接触させるために、共通電極を構成する等電位接点を、ヘッドチップ毎に設けた発明がある。すなわち、ヘッドチップの製造工程において、ウエハ上の各液滴吐出ヘッドのヘッドチップごとにそれぞれ等電位接点を設け、電極基板とシリコン基板とを等電位点を介して直接接触させたうえで、陽極接合を行うようにしてあり、この場合は、シリコン基板と等電位接点とを外部のリード線等で接続しなくてもよく、またその等電位点と各電極部を接続するための溝を形成しなくてもよい(例えば、特許文献2参照)。 In addition, in the droplet discharge head, there is an invention in which an equipotential contact constituting a common electrode is provided for each head chip in order to directly contact the electrode formed on the electrode substrate and the cavity substrate. That is, in the head chip manufacturing process, equipotential contacts are provided for each head chip of each droplet discharge head on the wafer, and the electrode substrate and the silicon substrate are brought into direct contact via the equipotential point, and then the anode In this case, it is not necessary to connect the silicon substrate and the equipotential contact with an external lead wire or the like, and a groove for connecting the equipotential point and each electrode portion is formed. (For example, refer to Patent Document 2).
特許文献2に開示された従来の液体吐出ヘッドの発明では、特許文献1に開示された発明と同様に、等電位接点を含むヘッド内の電極配線は、接合時は全ての電極が接続されていて、ダイシング時に電極の一部を切断し、個別電極を形成するようにしてある。このため、配線レイアウト構造に制約があり、ヘッドを十分に小型化することができなかった。
In the invention of the conventional liquid discharge head disclosed in
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、電極配線レイアウトに自由度を持たせ、これによってヘッドを小型化することができる静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an electrostatic actuator, a droplet discharge head, and a droplet capable of reducing the size of the head by providing flexibility in the electrode wiring layout. and to obtain the discharge equipment.
本発明に係る静電アクチュエータは、振動板を有する第1の基板と、電極溝が形成され、電極溝に振動板とギャップを隔てて対向する個別電極が設けられた第2の基板とを備え、第1の基板と第2の基板とが陽極接合されてなる静電アクチュエータにおいて、第1の基板と第2の基板の陽極接合時に第2の基板に形成された各個別電極と第1の基板とを電気的に接続させるための等電位接点として、電極溝の側壁を該電極溝の中央部側に突出させて乗り上がり部を形成し、乗り上がり部に、個別電極のリード部の一部を乗り上げた構成とし、各個別電極の各リード部において乗り上がり部に乗り上げた部分を、第1の基板に直接接触させたものである。このため、静電アクチュエータ内に個別に閉じた個別電極を配線しても、第1の基板と第2の基板とを接合する際に、等電位を確保することができる。 An electrostatic actuator according to the present invention includes a first substrate having a diaphragm, and a second substrate in which an electrode groove is formed and an individual electrode is provided in the electrode groove to face the diaphragm with a gap. In the electrostatic actuator formed by anodically bonding the first substrate and the second substrate, each individual electrode formed on the second substrate at the time of anodic bonding of the first substrate and the second substrate and the first substrate As an equipotential contact for electrically connecting to the substrate, the side wall of the electrode groove protrudes toward the center of the electrode groove to form a rising portion, and one of the lead portions of the individual electrodes is formed on the rising portion. In this configuration, the portion of each lead portion of each individual electrode that rides on the climbing portion is brought into direct contact with the first substrate . For this reason, even if the individually closed individual electrodes are wired in the electrostatic actuator, an equipotential can be ensured when the first substrate and the second substrate are joined.
また、本発明に係る静電アクチュエータは、等電位接点は、個別電極リード部の一部を第1の基板側に突出させて形成したものである。このため、静電アクチュエータ内に個別に閉じた個別電極を配線しても、第1の基板と第2の基板とを接合する際に、等電位を確実かつ容易に確保することができる。 In the electrostatic actuator according to the present invention, the equipotential contact is formed by projecting a part of the individual electrode lead portion toward the first substrate. For this reason, even when individually closed individual electrodes are wired in the electrostatic actuator, the equipotential can be reliably and easily secured when the first substrate and the second substrate are joined.
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、静電アクチュエータを備え、第1の基板は、底壁が振動板を形成し、液滴を留めおく吐出室となる凹部を有し、そして、液滴を吐出する複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、吐出室に液滴を供給する共通液滴室となる凹部、共通液滴室から吐出室へ液滴を移送するための貫通孔及び吐出室からノズル孔へ液滴を移送するノズル連通孔を有するリザーバ基板と、個別電極に駆動信号を供給するICドライバとを備え、第2の基板、第1の基板、リザーバ基板及びノズル基板が積層されて形成されたものである。このため、液滴吐出ヘッドを小型化することができる。そして、第1の基板と第2の基板を接合する際に、等電位接点となる第1の基板の部分を、陽極接合後に貫通孔となるように除去して収容部を形成する場合は、個別電極の独立化を容易に行うことができる。 In addition, a droplet discharge head according to the present invention includes an electrostatic actuator, the first substrate has a concave portion serving as a discharge chamber in which a bottom wall forms a vibration plate and retains a droplet, A nozzle substrate formed with a plurality of nozzle holes for discharging droplets, a recess serving as a common droplet chamber for supplying droplets to the discharge chamber, a through hole for transferring droplets from the common droplet chamber to the discharge chamber, and A reservoir substrate having a nozzle communication hole for transferring droplets from the discharge chamber to the nozzle hole, and an IC driver for supplying a drive signal to the individual electrode, wherein the second substrate, the first substrate, the reservoir substrate, and the nozzle substrate are It is formed by laminating. For this reason, a droplet discharge head can be reduced in size. Then, when joining the first substrate and the second substrate, when removing the portion of the first substrate that becomes an equipotential contact so as to become a through hole after anodic bonding, Individual electrodes can be easily made independent.
本発明に係る液滴吐出装置は、上記に記載した液滴吐出ヘッドを搭載したものである。このため、液滴吐出ヘッドが小型化された液滴吐出装置を得ることができる。 A droplet discharge apparatus according to the present invention is equipped with the droplet discharge head described above. Therefore, it is possible to obtain a droplet discharge device in which the droplet discharge head is downsized.
実施形態1.
図1は本発明の実施形態1に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図、図2は図1の液滴吐出ヘッドが組み立てられた状態の縦断面図である。なお、図1、図2に示す液滴吐出ヘッドは、ノズル基板の表面側に設けたノズル孔から液滴を吐出するフェイスインクジェットタイプのものであり、また静電気力により駆動される静電駆動方式のものである。図に示すように、液滴吐出ヘッド1は、電極基板2(第2の基板)、キャビティ基板3(第1の基板)、リザーバ基板4、ノズル基板5の4つの基板から構成されている。リザーバ基板4の一方の面にはノズル基板5が接合されており、リザーバ基板4の他方の面にはキャビティ基板3が接合されている。また、キャビティ基板3のリザーバ基板4が接合された面の反対側の面には、電極基板2が接合されている。そして、液滴吐出ヘッド1の内部には、個別電極(後述)に駆動信号を供給するドライバIC60が設けられている。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a droplet discharge head according to
電極基板2は、図1、図2に示すように、シリコンと線膨張係数が近似する硼珪酸ガラス等のガラスから形成されており、電極室である複数の凹部(電極溝)20が一定の間隔でかつ対向して設けられており、この凹部20内には、それぞれ個別電極22がキャビティ基板3の振動板(後述)と対向するように配置されている。また、個別電極22はその一端がドライバIC60と接続されており、ドライバIC60から個別電極22に駆動信号が供給されて、アクチュエータが制御されるようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
電極室である凹部20は、この凹部20に個別電極22及びそのリード部23(個別電極22及び個別電極リード部23を合わせて電極部という)が設けられるようにこれらの形状に類似したやや大きめの形状にパターン形成され、個別電極22が各長辺を平行にして設けられて2列の電極列イ、ロを形成している。そして、対向する凹部20の間には、個別電極22の長辺方向と直交する形でこれらの凹部20と同じ深さのIC実装凹部21が連通しており、このIC実装凹部21にドライバIC60が実装されている。
The
ここで、電極基板2に設けた凹部20と個別電極22及びそのリード部23の構成を図3、図4及び図5を用いて詳述する。図3は図1、図2に示す電極基板2の要部の平面図、図4は図3のA−A断面図、図5は図3のB−B断面図である。図に示すように、それぞれの凹部20は、ほぼ長方形状で幅広の第1の凹部20aと幅狭の第2の凹部20bとが長手方向に連通して形成されており、IC実装凹部21側に第2の凹部20bが配置され、この第2の凹部20bがIC実装凹部21とほぼ直交するようにして連通している。第2の凹部20bの一方の側の側壁からは、第2の凹部20bの中央部側に電極部の乗り上がり部を形成するほぼ直方体形状のポスト24が電極基板2と一体になってせり出しており、ポスト24の上面は電極基板2上面と同じ平面高さとなっている。
Here, the configuration of the
電極基板2に設けたそれぞれの凹部20には、その長手方向に沿って、第1の凹部20aおよび第2の凹部20bよりも幅狭の個別電極22及びそのリード部23がそれぞれキャビティ基板3の振動板(後述)と対向するように、例えばITO(Indium Tin Oxide)をスパッタすることにより形成されている。なお、リード部23の端部近傍はIC実装凹部21側にまで延在し、IC実装凹部21側でドライバIC60と接続できるようになっている。
In each
個別電極22のリード部23は、第2の凹部20bにおいては、図5に示すように、第2の凹部20bの底面に沿って形成されているが、第2の凹部20bの中央部側にせり出したポスト24の位置では、図4に示すように、第2の凹部20bの底面よりポスト24に乗り上げるようにして、すなわち電極基板2の上面よりもせり上がるようにして等電位接点25が形成されており、この等電位接点25において、陽極接合時に電極基板2の電極部とキャビティ基板3とを接触させて等電位状態にすることができるようにしてある。なお、上記の説明では、等電位接点25は、第2の凹部20bの同一側に位置する側壁から第2の凹部20bの中央部側にせり出したほぼ直方体形状のポスト24を電極基板2と一体にして設けてあるが、ポスト24は第2の凹部20bのいずれの側壁側から中央部側にせり出したものでもよく、また第2の凹部20bの中央部近傍に設けてもよい。さらに、ポスト24の形状は直方体形状に限定されるものではなく、立方体形状や円柱形状などのいかなる形状のものであってもよい。
In the
このようにして、図1、図2に示すドライバIC60は、2つの電極列イ、ロの間に設けられ、電極列イ、ロに接続しているため、ドライバIC60から2つの電極列イ、ロに駆動信号を供給することができ、電極列の多列化が容易となる。また、このような構成にすることによってドライバIC60の個数が少なくなるため、コストを削減することができ、液滴吐出ヘッド1の小型化も可能となる。なお、図1に示す液滴吐出ヘッド1では、2個のドライバIC60が設置されているが、これらのドライバIC60を1個のICで構成したり、3個以上のICで構成するようにしてもよい。
なお、上記の構成において、図1に示すように、電極基板2には液滴供給孔70aが形成されており、この液滴供給孔70aは電極基板2を貫通している。
In this way, the
In the above configuration, as shown in FIG. 1, a
キャビティ基板3は、図1、図2に示すように、例えば単結晶シリコンからなり、底壁には振動板30を構成する圧力室32となる凹部32aが形成されている。なお、凹部32aは、個別電極22(電極列イ,ロ)に対応して2列に形成されている。また、キャビティ基板3には、凹部32aの間にキャビティ基板3を貫通する第1の穴部33と、振動板30に電圧を印加するための共通電極34とが設けられており、この共通電極34はFPC35と接続している。キャビティ基板3は、その全面にプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)によって、TEOS(TetraEthyl Ortho Silicate)からなる絶縁膜31が形成されている。これは、振動板30の駆動時における絶縁破壊及びショートを防止するためと、液滴によるキャビティ基板3のエッチングを防止するためのものである。
また、キャビティ基板3には、キャビティ基板3を貫通する液滴供給孔70bが形成されている。
さらに、キャビティ基板3の第1の穴部33と電極基板2の凹部20との間には、ギャップ73を封止するための封止材71が設けてある。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
Further, the
Further, a sealing
リザーバ基板4は、図1、図2に示すように、例えば単結晶シリコンからなり、幅方向の両側には圧力室32に液滴を供給するための共通液滴室40となる凹部40aが対向して形成されており、凹部40aの底面には、共通液滴室40から各圧力室32へ液滴を移送するための貫通孔41が設けられている。また、凹部40aの底面には、凹部40aの底面を貫通する液滴供給孔70cが形成されている。このリザーバ基板4に形成された液滴供給孔70cと、キャビティ基板3に形成された液滴供給孔70b及び電極基板2に形成された液滴供給孔70aは、リザーバ基板4、キャビティ基板3及び電極基板2が接合された状態において互いに連通して、外部から共通液滴室40に液滴を供給するための液滴供給孔70を形成する。さらに、リザーバ基板4の対向する共通液滴室40の間には、リザーバ基板4を貫通する第2の穴部42が形成されている。なお、この第2の穴部42は、リザーバ基板4を貫通することなく、ノズル基板5側が閉じられた断面逆凹状をなす穴部であってもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the reservoir substrate 4 is made of, for example, single crystal silicon, and opposed to both sides in the width direction are
キャビティ基板3に設けられた第1の穴部33と、リザーバ基板4に設けられた第2の穴部42とが連通し、さらに電極基板2に設けられたIC実装凹部21とによって、収容部72が形成されている。そして、この収容部72の内部には、ドライバIC60がIC実装凹部21に取り付けられた状態で収容されている。また、リザーバ基板4の凹部40aと第2の穴部42との間には、各々の圧力室32に連通し、圧力室32からノズル基板5のノズル孔(後述)に液滴を移送するためのノズル連通孔35が設けられている。
The
ノズル基板5は、図1、図2に示すように、シリコン基板からなり、リザーバ基板4のノズル連通孔35と連通する複数のノズル孔43が設けられている。なお、ノズル孔43は大径部と小径部により2段に形成され、液滴を吐出する際の直進性を向上させている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
このようにして構成された液滴吐出ヘッド1では、図2に示すように、ドライバIC60が収容部72内に収容されて電極基板2に設けたIC実装凹部21に取り付けられており、この収容部72は、ノズル基板5、キャビティ基板3、リザーバ基板4及び電極基板2によって閉塞されている。即ち、ノズル基板5が収容部72の上面を、電極基板2が収容部72の下面を、キャビティ基板3及びリザーバ基板4が収容部72の側面を覆うことにより、収容部72が閉塞されるようになっている。
In the
次に、液滴吐出ヘッド1の動作について、図2を用いて説明する。共通液滴室40には外部から液滴供給孔70を介して液滴が供給されている。また、圧力室32には、共通液滴室40から貫通孔41を介して液滴が供給されている。ドライバIC60には、FPC35のIC用配線36及び電極基板2に設けられたリード線26を介して、液滴吐出装置1の制御部(図示せず)から駆動信号(パルス電圧)が供給される。そして、ドライバIC60から個別電極22にパルス電圧を印加して個別電極22をプラスに帯電させ、対応する振動板30に共通電極用配線37を介して、液滴吐出装置の制御部から駆動信号(パルス電圧)を供給して、マイナスに帯電させる。これにより、振動板30は、静電気力によって個別電極22に吸引されて撓む。
Next, the operation of the
次に、パルス電圧をOFFにすると、振動板30にかけられた静電気力がなくなり、振動板30は復元する。このとき、圧力室32の内部の圧力が急激に上昇し、圧力室32内の液滴がノズル連通孔35を通過して、ノズル孔43から吐出される。そして、再びパルス電圧が印加され、振動板30が個別電極22側に撓むことにより、液滴が共通液滴室40から貫通孔41を通じて圧力室32内に補給される。
Next, when the pulse voltage is turned off, the electrostatic force applied to the
上記の液滴吐出ヘッド1において、共通液滴室40への液滴の供給は、例えば液滴供給孔70に接続された液滴供給管(図示せず)により行われる。
また、本実施の形態1では、FPC35が、その長手方向が電極列を形成する個別電極22の短辺方向と平行となるように、ドライバIC60と接続されている。これにより、複数の電極列A,Bを有する液滴吐出ヘッド1とFPC35を、コンパクトに接続することが可能となる。
In the
In the first embodiment, the
次に、液滴吐出ヘッド1の製造工程を、図6を用いて説明する。なお、実際には、シリコンウェハから複数個分の液滴吐出ヘッドの部材を同時形成するが、図6ではその一部分だけを示している。
まず、ガラス部材よりなる電極基板2の製造方法を説明する。図6(a)に示すように、例えばレジストを電極基板2の片面全体に塗布して所定形状にパターニングした後、フッ酸水溶液等でエッチングして、電極部22,23の形状パターンに合わせた凹部20を形成する。このとき、等電位接点25のポスト24となる部分はエッチングできないようにレジスト処理しておき、エッチングの際にはポスト24の部分はエッチングせずに残しておく。こうして、凹部20及びポスト24を形成した後、レジストを剥離する。
Next, the manufacturing process of the
First, a method for manufacturing the
次に、例えば、スパッタ法を用いて、ITO(Indium Tin Oxide)をスパッタすることにより、電極部22,23を形成する。すなわち、第1の凹部20aから第2の凹部20bにかけて、個別電極22及びそのリード部23を形成する。その際、等電位接点25となる部分にもITOを形成する。なお、工程が増えることになるが、等電位接点25の部分に金属片等を付けてもよい。
液滴供給孔70a(図示せず)は、ドリル等によって形成する。
Next, the
The
次に、図6(b)に示すように、シリコン部材よりなるキャビティ基板3の両面を研磨する。そして、シリコン部材に付着した粒子等、大気中の浮遊物、人体からの発塵等の微小パーティクルを洗浄するためのSC−1洗浄(アンモニア水と過酸化水素水の混合液による洗浄)、及びシリコン部材に付着した金属を洗浄するためのSC−2洗浄(塩酸と過酸化水素水の混合液による洗浄)のコンビネーション洗浄を行う。これは、酸化膜成膜の障害にならないように、また、成膜時の熱処理によりキャビティ基板が表面に付着した金属を取り込まないように、異物をあらかじめ除去しておくものである。なお、特にパーティクルや金属を除去できるのであれば、洗浄方法はSC−1洗浄やSC−2洗浄に特に限る必要はない。
Next, as shown in FIG. 6B, both surfaces of the
洗浄後、キャビティ基板3の下面となる面を、B2 O3 を主成分とする固体の拡散源に対向させ、石英ボードにセットする。そして、縦型炉にその石英ボートをセットし、炉内を窒素雰囲気にして温度を所定の温度に上昇させて一定時間保持し、ボロン(硼素)をシリコン基板中に拡散させ、振動板30等となるボロンドープ層30aを形成する。
After the cleaning, the surface to be the lower surface of the
次に、プラズマCVD法により、ボロンドープ層30aの表面に絶縁膜31となるTEOS膜31aを成膜する。ここで、TEOS膜31aの成膜処理前に、O2 プラズマ処理を行い、シリコン部材(ボロンドープ層30a)表面をクリーニングする。これにより、TEOS膜31aの絶縁耐圧の均一性が向上する。さらに、陽極接合時に等電位接点25と対向する部分をTEOS膜31aから取り除き、シリコン部材を露出させた絶縁膜の窓38を形成し、この部分を介してキャビティ基板3と電極部22,23とが直接接触できるようにする(図9参照)。
Next, a
このとき、電極基板2の等電位接点25を形成するITOと、キャビティ基板3の絶縁膜31を構成するTEOS膜31aとが、それぞれ厳密に同じ厚さに形成されていなくても、通常、スパッタ法による成膜で起こる程度の厚みの誤差範囲であればよい。陽極接合により強電界が発生するため、等電位接点25とTEOS膜31aとが接触していなくても、電極部22,23とシリコン部材との間では電気的な接続が確保され等電位にすることができるので、特に問題は生じない。
At this time, even if the ITO that forms the
次に、図6(c)に示すように、シリコン部材よりなるキャビティ基板3とガラス部材よりなる電極基板2とを、例えば摂氏360℃に加熱した後、電極基板2を負極側と接続し、キャビティ基板3を正極側と接続したうえで、800Vの電圧を印加して、キャビティ基板3と電極基板2との陽極接合を行う。この陽極結合は、キャビティ基板3と電極基板2とをアライメントする。このとき、電極基板2のリード部23の各々に設けた等電位接点25を、キャビティ基板3の絶縁膜31を除去した窓38に位置するようにし、図9に示すように、電極基板2側の等電位接点25をキャビティ基板3側の絶縁膜31を除去した窓38に嵌合させる。その後、キャビティ基板3に接する金属プレート及び電極基板2に接する金属プレートにより、2つの基板3,2を挟んで押さえつける(図示せず)。そして、キャビティ基板3に接する金属プレートには正極をつなぎ、電極基板3に接する金属プレートには負極をつないで、800Vの電圧を印加する。こうすると、等電位接点25を介して、各個別電極22のリード部23とキャビティ基板3とが接触するので、キャビティ基板3と電極部22,23との等電位が確保される。
Next, as shown in FIG. 6C, after the
こうして陽極接合した後、図7(d)に示すように、機械研削によってキャビティ基板3を研磨して薄板化する。なお、機械研削した後に、キャビティ基板3の表面に発生した加工変質層を水酸化カリウム水溶液等で除去するのが望ましい。
After anodic bonding in this manner, as shown in FIG. 7D, the
そして、図7(e)に示すように、キャビティ基板3の表面にプラズマCVDによってTEOS膜(図示せず)を形成した後、TEOS膜表面にレジストを塗布して、圧力室32となる凹部32a、第1の穴部33となる凹部33a、液滴供給孔70となる液滴供給凹部70a,70bの形状をパターニングする。それから、例えば水酸化カリウム水溶液でキャビティ基板3をエッチングして、圧力室32となる凹部32a、第1の穴部33となる凹部33a、液滴供給孔70となる液滴供給孔70a,70bを形成して、TEOS膜を剥離する。なお、上記のように、キャビティ基板3にボロンドープ層30aを形成した場合には、ボロンドープ層30aが残ることとなる。
Then, as shown in FIG. 7E, a TEOS film (not shown) is formed on the surface of the
ついで、図7(f)に示すように、RIE(Reactive Ion Etching)等によって、第1の穴部33となる凹部33a、及び液滴供給孔70となる液滴供給孔70a,70bに残ったボロンドープ層30aを除去し、第1の穴部33及び液滴供給孔70を形成する。こうしてIC実装凹部21を開口することにより、個別電極22は電気的に独立化する。
Next, as shown in FIG. 7F, the RIE (Reactive Ion Etching) or the like remains in the
そして、図8(g)に示すように、封止部材71によってギャップ73を封止する。なお、封止部材71の材料として、例えば、ポリパラキシレン等の樹脂を用いる場合には、ニードルによって所定位置に封止材を塗布することにより形成することができる。また、封止部材71の材料として、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸窒化シリコン、窒化シリコン等の金属系のものを用いる場合には、例えばシリコン等からなるマスクを使用したCVDによって形成することができる。
Then, as shown in FIG. 8G, the
次に、図8(h)に示すように、キャビティ基板3の圧力室32となる凹部32a等が形成された面に、リザーバ基板4を接着する。この際、上記のように、第1の穴部33と第2の穴部42が連通して収容部72が形成されるようにする。リザーバ基板4は例えばシリコンからなり、予め圧力室32に液滴を供給する共通液滴室40となる凹部40aと、共通液滴室40から圧力室32へ液滴を移送するための貫通孔41と、圧力室32からノズル孔43へ液滴を移送するノズル連通孔35と、第2の穴部42が形成されている。なお、リザーバ基板4は、例えばシリコン部材にシリコン酸化膜を形成した後、シリコン酸化膜の表面にレジストをパターニングして所定部分のシリコン酸化膜をエッチングし、その後、水酸化カリウム水溶液等でシリコン部材をエッチングすることにより形成することができる。
Next, as shown in FIG. 8 (h), the reservoir substrate 4 is bonded to the surface of the
そして、図8(i)に示すように、ドライバIC60を準備し、第1の穴部33内において2列の電極列イ、ロを構成する個別電極22のリード部23と接続して、ドライバIC60を電極基板2上に実装する。なお、本実施形態1では、ドライバIC60の実装を、ドライバIC60の下部に設けた接続端子に、異方導電性のACF(Anisotropic Conductive Film)またはACP(Anisotropic Conductive Paste)を貼付けることにより行っている。
Then, as shown in FIG. 8 (i), a
そして、図8(j)に示すように、ICP放電(Inductively Coupled Plasma)またはエッチング等によってノズル孔43が形成されたノズル基板5を、接着剤等を用いてリザーバ基板4に接着する。
最後に、電極基板2、キャビティ基板3、リザーバ基板4、ノズル基板5が接合された接合基板をダイシングして、個々の液滴吐出ヘッド1を完成させる。
Then, as shown in FIG. 8J, the
Finally, the bonded substrate to which the
本実施の形態1によれば、電極基板2に設けた個別電極22のリード部23ごとに等電位接点25を設けたので、ヘッド内に個別に閉じた電極を配線しても、陽極接合時に等電位を確保することができる。また、各個別電極22のリード部23に等電位接点25を設けているため、等電位接点25を別に設ける必要がなく、ヘッドの小型化が可能である。さらに、等電位接点25に対応する近傍のキャビティ基板3側の一部を、陽極接合後に貫通穴となるように除去するため(図7(f)参照)、個別電極22の独立化を容易に行うことができる。
According to the first embodiment, since the
実施の形態2.
実施の形態1では、等電位接点25を電極基板2の各個別電極22のリード部23に形成したが、本実施の形態2では、等電位接点25を電極基板2に対向するキャビティ基板3側であって、各個別電極22のリード部23に対応する全ての位置に設けたものである(図示せず)。
すなわち、キャビティ基板3が電極基板2に対向する側の面に電極基板2側に突出するポスト部を形成し、陽極接合時に、キャビティ基板3側のポスト部が電極基板2側の各個別電極22の全てのリード部23に接触して、等電位を形成するようにしたものである。
In the first embodiment, the
That is, a post portion protruding toward the
すなわち、実施の形態1で示した図6(a)の製造工程と異なり、個別電極22のリード部23を第2の凹部20bに形成する際に、第2の凹部20bにポスト24を設けることなく、一方、先の図6(b)の製造工程と異なり、例えば絶縁膜31の窓38に相当する部分に電極基板2側に突出するポストを形成し、陽極接合時に、このポストが各個別電極22のリード部23の全てに接触して等電位を形成するようにしたものである。この場合、ポストは、例えばキャビティ基板3に対してエッチング等を行って形成する。また、このようにして形成されたキャビティ基板3のポストが電極基板2の各個別電極22のリード部23全てに接触する部分、すなわちポストの接触部からは、絶縁膜を除去する操作が必要になる。
その他の構成、作用は、実施の形態1に示した場合と実質的に同様なので、説明を省略する。
That is, unlike the manufacturing process of FIG. 6A shown in the first embodiment, when the
Other configurations and operations are substantially the same as those in the case of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
本実施の形態2によれば、キャビティ基板3が電極基板2の個別電極22のリード部23全てに対応する部分に等電位接点25を設けたので、ヘッド内に個別に閉じた電極を配線しても、陽極接合時に等電位を確保することができる。また、キャビティ基板3側に等電位接点25を設けているため、等電位接点25を別に設ける必要がなく、ヘッドの小型化が可能である。さらに、等電位接点25となる近傍のキャビティ基板3の一部を、陽極接合後に貫通穴となるように除去するため、個別電極22の独立化を容易に行うことが可能となる。
According to the second embodiment, since the
実施形態3.
図10は、実施形態1及び2にかかる液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置の一例を示した斜視図である。なお、図10に示す液滴吐出装置100は、一般的なインクジェットプリンタである。
実施形態1及び2に係る液滴吐出ヘッド1は、サイズが小さく吐出安定性及び耐久性に優れており、また1枚のFPC35で接続を行うため、液滴吐出装置100は小型で印字性能及び耐久性が高い。
なお、実施形態1及び2に係る液滴吐出ヘッド1は、図10に示すインクジェットプリンタの他に、液滴を種々変更することで、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機EL表示装置の発光部分の形成、生体液体の吐出等にも適用することができる。
FIG. 10 is a perspective view illustrating an example of a droplet discharge apparatus equipped with the droplet discharge head according to the first and second embodiments. Note that the
The
In addition to the inkjet printer shown in FIG. 10, the
1 液滴吐出ヘッド、2 電極基板(第2の基板)、3 キャビティ基板(第1の基板)、4 リザーバ基板、5 ノズル基板、20,20a,20b 凹部(電極溝)、22 個別電極、23 個別電極のリード部、24 ポスト、25 等電位接点、30 振動板、31 絶縁膜、38 絶縁膜を除去した窓、60 ドライバIC、72 収容部、73 ギャップ、100 液滴吐出装置。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第1の基板と前記第2の基板の陽極接合時に前記第2の基板に形成された各個別電極と前記第1の基板とを電気的に接続させるための等電位接点として、
前記電極溝の側壁を該電極溝の中央部側に突出させて乗り上がり部を形成し、該乗り上がり部に、前記個別電極のリード部の一部を乗り上げた構成とし、
前記各個別電極の各リード部において前記乗り上がり部に乗り上げた部分を、前記第1の基板に直接接触させたことを特徴とする静電アクチュエータ。 A first substrate having a diaphragm, and a second substrate in which an electrode groove is formed, and an individual electrode that is opposed to the diaphragm with a gap is provided in the electrode groove; In the electrostatic actuator formed by anodically bonding the second substrate,
As equipotential contacts for electrically connecting the said first substrate and the second individual electrodes formed on the second substrate during anodic bonding of the substrate and the first substrate,
The electrode groove side wall protrudes toward the center of the electrode groove to form a run-up portion, and the ride-up portion has a configuration in which a part of the lead portion of the individual electrode is run up,
An electrostatic actuator characterized in that a portion of each lead portion of each individual electrode that has ridden on the climbing portion is brought into direct contact with the first substrate .
前記第1の基板は、底壁が前記振動板を形成し、前記液滴を留めおく吐出室となる凹部を有し、The first substrate has a recess whose bottom wall forms the diaphragm and serves as a discharge chamber for retaining the droplets;
そして、液滴を吐出する複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、A nozzle substrate having a plurality of nozzle holes for discharging droplets;
前記吐出室に液滴を供給する共通液滴室となる凹部、前記共通液滴室から前記吐出室へ液滴を移送するための貫通孔及び前記吐出室から前記ノズル孔へ液滴を移送するノズル連通孔を有するリザーバ基板と、A recess serving as a common droplet chamber for supplying droplets to the discharge chamber, a through-hole for transferring droplets from the common droplet chamber to the discharge chamber, and transferring droplets from the discharge chamber to the nozzle holes A reservoir substrate having nozzle communication holes;
前記個別電極に駆動信号を供給するICドライバとを備え、An IC driver for supplying a drive signal to the individual electrodes,
前記第2の基板、前記第1の基板、前記リザーバ基板及び前記ノズル基板が積層されて形成されたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。A droplet discharge head, wherein the second substrate, the first substrate, the reservoir substrate, and the nozzle substrate are stacked.
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