JP2000025221A - Liquid ejector and manufacture thereof - Google Patents

Liquid ejector and manufacture thereof

Info

Publication number
JP2000025221A
JP2000025221A JP19295098A JP19295098A JP2000025221A JP 2000025221 A JP2000025221 A JP 2000025221A JP 19295098 A JP19295098 A JP 19295098A JP 19295098 A JP19295098 A JP 19295098A JP 2000025221 A JP2000025221 A JP 2000025221A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
diaphragm
liquid flow
thin film
ejecting apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP19295098A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Riki Matsuda
理樹 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brother Industries Ltd filed Critical Brother Industries Ltd
Priority to JP19295098A priority Critical patent/JP2000025221A/en
Priority to US09/349,695 priority patent/US6513917B1/en
Publication of JP2000025221A publication Critical patent/JP2000025221A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid ejector excellent in mass productivity, and a manufacturing method thereof, in which liquid in a liquid channel can be driven efficiently using a thin film forming technology while reducing the size and increasing the density. SOLUTION: A plurality of liquid channels 12 are formed, at a pitch of 40 μm or less in a silicon single crystal substrate 1 while being partitioned by side walls 11. The channels are filled with a filler 13 and a thin film of 5 μm thick or less is deposited on each side wall 11 to form a diaphragm 15. Subsequently, the filler 13 is removed thus forming a plurality of liquid channels 12 for storing liquid and the diaphragm 15 serving as a cover. Thereafter, an electrode is formed on the diaphragm 15 and when a driving voltage is applied to the electrode, liquid in each liquid channel 12 is pressurized and ejected from an opening made at one end thereof. According to the method, a small high density liquid ejector being driven efficiently with a low driving voltage can be manufactured easily.

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、液体流路内の液体
を加圧手段により加圧して吐出口から吐出させるインク
ジェットヘッド等の液体吐出装置及び該液体吐出装置の
製造方法の技術分野に属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention belongs to the technical field of a liquid discharge apparatus such as an ink jet head for discharging a liquid in a liquid flow path from a discharge port by pressurizing a liquid in a liquid flow path and a method of manufacturing the liquid discharge apparatus. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、インクジェットヘッドに代表
される上述の液体吐出装置は、例えば高解像度な印刷に
対応して多数のノズルの高密度に配列することを目的
に、きわめて小型で高精度な液体吐出装置が要求されて
いる。そして、微細加工を施して簡易な製造工程によ
り、これらの液体吐出装置を製造することができる量産
性に優れた製造方法が併せて必要となる。
2. Description of the Related Art Conventionally, the above-described liquid ejecting apparatus typified by an ink-jet head has a very small size and high precision for the purpose of arranging a large number of nozzles at a high density corresponding to, for example, high-resolution printing. There is a need for a liquid ejection device. In addition, a manufacturing method which is excellent in mass productivity and capable of manufacturing these liquid ejecting apparatuses by a simple manufacturing process by performing fine processing is also required.

【0003】例えば、インクジェットヘッドを製造する
場合には、溝状に形成した複数のインク流路を備える基
板の上部に、カバー部材となる他の基板を接合し、該他
の基板が加圧手段として機能するよう電極等を形成する
ことで、一体化されたインクジェットヘッドが製造可能
である。
For example, in the case of manufacturing an ink jet head, another substrate serving as a cover member is joined to an upper portion of a substrate having a plurality of ink channels formed in a groove shape, and the other substrate is pressed by a pressing means. By forming an electrode or the like so as to function as an ink jet head, an integrated inkjet head can be manufactured.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法で液体吐出装置としてのインクジェットヘッド
を製造する場合、問題となる点が多々ある。すなわち、
基板上部に接合するカバー部材は振動板として可動可能
に形成されるので、良好な駆動効率を得るために薄膜作
成技術を用いて成膜するなど、非常に薄い構造とするこ
とが望ましい。ところが、上述のような溝状の液体流路
を形成させるため、複数の側壁が桁状に配列した構造に
する必要があり、これら各側壁の上部に薄膜を成膜しな
けらばならず、容易に製造を行うことができず、更に、
薄膜が加圧手段として直接可動可能な構造を実現するこ
とは一層困難である。一方、カバー部材を接着剤や陽極
接合を用いて接合させる方法で形成するのでは、位置合
わせや貼りあわせの手間を要すると共に、薄い構造に形
成することが困難である。更に、加圧手段に焼結ピエゾ
等を用いる方法では、複数のインク流路を高密度に配列
させることは容易ではなく、配列ピッチが小さく小型か
つ高密度なインクジェットヘッドを製造するには限界が
ある。
However, when an ink jet head as a liquid ejecting apparatus is manufactured by the above-mentioned conventional method, there are many problems. That is,
Since the cover member to be joined to the upper part of the substrate is formed so as to be movable as a diaphragm, it is desirable to have a very thin structure such as forming a film using a thin film forming technique in order to obtain good driving efficiency. However, in order to form the above-mentioned groove-like liquid flow path, it is necessary to have a structure in which a plurality of side walls are arranged in a girder shape, and a thin film must be formed on the upper part of each of these side walls. Cannot be easily manufactured, and
It is more difficult to realize a structure in which the thin film can be directly moved as a pressing means. On the other hand, if the cover member is formed by bonding using an adhesive or anodic bonding, it takes time and effort for positioning and bonding, and it is difficult to form a thin structure. Furthermore, it is not easy to arrange a plurality of ink flow paths at a high density by a method using a sintered piezo or the like as the pressurizing means, and there is a limit in manufacturing a small and high-density inkjet head having a small arrangement pitch. is there.

【0005】このように、従来の技術では、液体流路中
の液体を低電圧駆動で直接加圧することができ、複雑な
構造を有する多数の側壁上に均一に振動板が形成され、
量産性に優れ、小型化及び高密度化に適した液体吐出装
置を製造することが困難である点が問題であった。
As described above, in the prior art, the liquid in the liquid flow path can be directly pressurized by low voltage driving, and the diaphragm is formed uniformly on a large number of side walls having a complicated structure.
There is a problem in that it is difficult to manufacture a liquid ejecting apparatus which is excellent in mass productivity and suitable for miniaturization and high density.

【0006】そこで、本発明は上述した問題に鑑みなさ
れたものであり、液体流路を形成した基板上に、薄膜作
成技術等を用いて加圧手段として機能する非常に薄い振
動板を形成し、量産性に優れ、小型化及び高密度化に好
適な液体吐出装置及び該液体吐出装置の製造方法を提供
することを目的とする。
In view of the above, the present invention has been made in view of the above-described problem. An extremely thin diaphragm functioning as a pressurizing means is formed on a substrate having a liquid channel formed thereon by using a thin film forming technique or the like. It is an object of the present invention to provide a liquid ejecting apparatus which is excellent in mass productivity, suitable for miniaturization and high density, and a method for manufacturing the liquid ejecting apparatus.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に記載の液体吐出装置は、側壁によって仕
切られ、少なくとも一端に吐出口を有する複数の液体流
路が溝状に形成された基板と、前記複数の液体流路全体
を覆うカバーとなり、5μm以下の厚さを有する振動板
と、前記振動板を変形させて前記各液体流路内の液体を
加圧し、前記各吐出口から液体を吐出させる加圧手段と
を備えることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a liquid ejecting apparatus, wherein a plurality of liquid passages are formed in a groove shape and are partitioned by a side wall and have at least one end with an ejection port. And a vibration plate having a thickness of 5 μm or less, the diaphragm being deformed to pressurize the liquid in each of the liquid flow paths, and Pressurizing means for discharging liquid from the outlet.

【0008】この発明によれば、基板には複数の液体流
路が側壁で仕切られ溝状に形成され、その上部に厚さが
5μm以下の振動板が液体流路のカバーとして形成さ
れ、更にこの振動板を変形させる加圧手段が設けられて
いる。よって、振動板が非常に薄いため、液体流路内の
液体を加圧するために容易に変形させることができ、高
い駆動効率で液体を加圧して吐出させることができ、し
かも小型化に好適な液体吐出装置が提供される。
According to the present invention, a plurality of liquid flow paths are formed on the substrate in the form of a groove partitioned by side walls, and a diaphragm having a thickness of 5 μm or less is formed on the upper part thereof as a cover for the liquid flow path. Pressurizing means for deforming the diaphragm is provided. Therefore, since the vibration plate is very thin, it can be easily deformed to pressurize the liquid in the liquid flow path, and can pressurize and discharge the liquid with high driving efficiency, and is suitable for miniaturization. A liquid ejection device is provided.

【0009】請求項2に記載の液体吐出装置は、請求項
1に記載の液体吐出装置において、前記複数の液体流路
は、配列ピッチが40μm以下となるように形成されて
いることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the liquid ejecting apparatus according to the first aspect, the plurality of liquid flow paths are formed so that an arrangement pitch is 40 μm or less. I do.

【0010】この発明によれば、基板に形成された複数
の液体流路は40μm以下のピッチで配列される構造と
なるので、多数の液体流路を高い密度で並べることがで
き、例えば高密度配置された多数のノズルを有するイン
クジェットヘッドに応用することができる。
According to the present invention, since the plurality of liquid flow paths formed on the substrate have a structure arranged at a pitch of 40 μm or less, a large number of liquid flow paths can be arranged at a high density. The present invention can be applied to an inkjet head having a large number of nozzles arranged.

【0011】請求項3に記載の液体吐出装置は、請求項
1又は請求項2に記載の液体吐出装置において、前記加
圧手段は、前記振動板に設けられた電極と、該電極に対
向して設けられた他の電極との間に駆動電圧を印加し
て、前記振動板を静電気力により変形させることを特徴
とする。
According to a third aspect of the present invention, in the liquid ejecting apparatus according to the first or second aspect, the pressurizing means includes an electrode provided on the diaphragm and an electrode facing the electrode. A driving voltage is applied between the vibration plate and another electrode provided so as to deform the diaphragm by electrostatic force.

【0012】この発明によれば、振動板上に、駆動電圧
を印加するための電極とその対向電極を設けて、振動板
を静電気力により変形させて液体を吐出させるようにし
たので、低電圧駆動で効率的に液体を吐出させることが
できる液体吐出装置が提供される。
According to the present invention, an electrode for applying a drive voltage and a counter electrode thereof are provided on the diaphragm, and the diaphragm is deformed by electrostatic force to discharge a liquid. Provided is a liquid ejection apparatus that can efficiently eject liquid by driving.

【0013】請求項4に記載の液体吐出装置は、請求項
3に記載の液体吐出装置において、前記加圧手段は、5
0V以下の駆動電圧により駆動可能であることを特徴と
する。
According to a fourth aspect of the present invention, in the liquid ejecting apparatus according to the third aspect, the pressurizing means includes a five-sided pressurizing device.
It can be driven by a driving voltage of 0 V or less.

【0014】この発明によれば、振動板を静電気力によ
り変形させるための駆動電圧は50V以下であればよい
ので、高い駆動電圧を供給する必要がなく、簡易な回路
構成で駆動して液体を吐出させることができる液体吐出
装置が提供される。
According to the present invention, since the driving voltage for deforming the diaphragm by the electrostatic force may be 50 V or less, there is no need to supply a high driving voltage, and the liquid is driven by a simple circuit configuration to drive the liquid. Provided is a liquid discharge device capable of discharging.

【0015】請求項5に記載の液体吐出装置は、請求項
1から請求項4の何れかに記載の液体吐出装置におい
て、前記振動板の材質は、シリコンであることを特徴と
する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the liquid ejecting apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the material of the diaphragm is silicon.

【0016】この発明によれば、シリコンを材質とする
振動板を用いて液体吐出装置を形成するようにしたの
で、インク等に侵されにくく微細加工が容易な液体吐出
装置が提供される。
According to the present invention, since the liquid discharge device is formed using the vibration plate made of silicon, a liquid discharge device which is hardly affected by ink or the like and which can be easily finely processed is provided.

【0017】請求項6に記載の液体吐出装置製造方法
は、基板に加工を施し、側壁によって仕切られ、少なく
とも一端に吐出口を有する複数の液体流路を形成する基
板加工工程と、前記複数の液体流路内全体に、前記各側
壁の上端部の高さまで充填物を埋め込み、前記各側壁及
び前記充填物の上に5μm以下の厚さで薄膜を堆積さ
せ、その後前記充填物を除去して振動板を形成する薄膜
堆積工程と、前記振動板を変形させて前記複数の液体流
路内の液体を加圧し、前記各吐出口から液体を吐出させ
る加圧手段を形成する加圧手段形成工程とを備えること
を特徴とする。
In a liquid ejecting apparatus manufacturing method according to a sixth aspect of the present invention, there is provided a substrate processing step of processing a substrate to form a plurality of liquid flow paths partitioned by side walls and having a discharge port at least at one end. In the entire liquid flow path, a filler is buried to the height of the upper end of each of the side walls, a thin film having a thickness of 5 μm or less is deposited on each of the side walls and the filler, and then the filler is removed. A thin film deposition step of forming a diaphragm, and a pressurizing unit forming step of forming a pressurizing unit that deforms the diaphragm to pressurize the liquid in the plurality of liquid flow paths and discharge the liquid from each of the discharge ports. And characterized in that:

【0018】この発明によれば、基板に複数の液体流路
を側壁で仕切って溝状に形成するよう加工し、この液体
流路内全体に充填物を各側壁の高さまで埋め込んで、そ
の上に薄膜を5μm以下の厚さで堆積させた後にその充
填物を除去し、この薄膜を変形させて液体を加圧する加
圧手段を形成するという順で製造工程を進めて液体吐出
装置を形成するようにした。よって、非常に薄い可動薄
膜を用いて良好な駆動効率で液体を加圧して吐出させる
ことができ、小型かつ高密度配置可能な液体吐出装置
を、安価かつ大量に製造することができる。
According to the present invention, a plurality of liquid flow paths are formed on the substrate by dividing the liquid flow paths by the side walls so as to form grooves, and a filling material is buried throughout the liquid flow paths to the height of each side wall. After depositing a thin film with a thickness of 5 μm or less, the filler is removed, and the thin film is deformed to form a pressurizing means for pressurizing the liquid. I did it. Therefore, it is possible to pressurize and discharge the liquid with good driving efficiency by using a very thin movable thin film, and it is possible to manufacture a small and high-density liquid discharge device inexpensively and in large quantities.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。以下の説明では、複数の液
体流路が形成された基板を加工し、各液体流路内の液体
を加圧する加圧手段として機能する薄膜を形成した液体
吐出装置を製造する場合の実施の形態を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, an embodiment in which a substrate on which a plurality of liquid flow paths are formed is processed to manufacture a liquid ejection apparatus in which a thin film that functions as a pressurizing unit that pressurizes the liquid in each liquid flow path is formed. Will be described.

【0020】まず、図1を用いて、シリコン単結晶基板
1に対して液体流路12を形成する工程を説明する。本
実施形態において、液体流路12を形成する基板材料と
しては、シリコン単結晶の他にも、ガラスや各種樹脂を
用いることができるが、ここでは、加工を施しやすく量
産性が良好なシリコン単結晶を基板材料として用いる場
合について説明する。
First, a step of forming a liquid flow channel 12 in a silicon single crystal substrate 1 will be described with reference to FIG. In the present embodiment, as the substrate material for forming the liquid flow path 12, glass or various resins can be used in addition to the silicon single crystal. Here, a silicon single crystal which is easy to process and has good mass productivity is used. A case where a crystal is used as a substrate material will be described.

【0021】図1(a)は、シリコン単結晶基板1に対
し、フォトリソグラフィーを用いて行うパターンニング
を示す斜視図である。シリコン単結晶基板1上にて溝状
に形成する複数の液体流路12を仕切る側壁11(図1
(b))に対応する位置をレジスト10でマスクする。
なお、レジスト10の厚さは、後述のエッチング時にレ
ジスト10が保持されるのに十分な厚さであればよい。
FIG. 1A is a perspective view showing patterning performed on a silicon single crystal substrate 1 by using photolithography. A side wall 11 (FIG. 1) that partitions a plurality of liquid channels 12 formed in a groove shape on a silicon single crystal substrate 1
The position corresponding to (b)) is masked with the resist 10.
Note that the thickness of the resist 10 may be any thickness that is sufficient to hold the resist 10 during etching described below.

【0022】このとき、レジスト10でマスクされない
複数の液体流路12は一定のピッチで配列されている
が、高密度配置を実現するためには、この配列ピッチが
40μm以下となるように形成するのが望ましい。例え
ば、配列ピッチが40μmとなる場合には、1インチあ
たり約600の液体流路12が並ぶ構造となる。よっ
て、液体吐出装置として必要な密度に応じた配列ピッチ
に設定すればよい。
At this time, the plurality of liquid channels 12 which are not masked by the resist 10 are arranged at a constant pitch, but in order to realize a high-density arrangement, they are formed so that the arrangement pitch is 40 μm or less. It is desirable. For example, when the arrangement pitch is 40 μm, the structure is such that about 600 liquid channels 12 are arranged per inch. Therefore, the arrangement pitch may be set according to the density required for the liquid ejection device.

【0023】図1(b)は、図1(a)でパターンニン
グを行ったシリコン単結晶基板1にエッチングを施し
て、複数の側壁11で仕切られた溝状の液体流路12が
形成された状態を示す斜視図である。このエッチングと
しては、化学薬品によるウェットエッチングの他、微細
加工性に優れるプラズマ等を用いたドライエッチングを
施すことができる。なお、プラズマ等を用いたドライエ
ッチングを施せば、異方性エッチングが可能となるた
め、各液体流路12を垂直な側面と水平な底面を有する
方形断面の構造とすることが容易となる。各液体流路1
2の幅と概ね同程度の深さになるまでエッチングを行っ
た後、レジスト10を除去すれば、シリコン単結晶基板
1には各側壁11に仕切られた複数の液体流路12が形
成される。
FIG. 1B shows that the silicon single crystal substrate 1 patterned in FIG. 1A is etched to form a groove-like liquid flow channel 12 partitioned by a plurality of side walls 11. FIG. As this etching, in addition to wet etching using a chemical, dry etching using plasma or the like having excellent fine processing properties can be performed. Note that if dry etching using plasma or the like is performed, anisotropic etching can be performed, so that each liquid flow path 12 can easily have a rectangular cross-sectional structure having a vertical side surface and a horizontal bottom surface. Each liquid channel 1
After the etching is performed until the depth becomes approximately the same as the width of the substrate 2, the resist 10 is removed, and a plurality of liquid flow paths 12 partitioned on each side wall 11 are formed in the silicon single crystal substrate 1. .

【0024】次に、図2を用いて、シリコン単結晶基板
1の各液体流路12内に、充填物13を埋め込む工程を
説明する。本実施形態では、各液体流路12内に埋め込
む充填物13が薄膜堆積の土台となるので、一定温度で
固化するレジストを充填物13として用いる。
Next, a process of embedding the filler 13 in each liquid channel 12 of the silicon single crystal substrate 1 will be described with reference to FIG. In the present embodiment, since the filler 13 embedded in each liquid channel 12 serves as a base for thin film deposition, a resist that solidifies at a constant temperature is used as the filler 13.

【0025】図2(a)は、シリコン単結晶基板1に形
成された液体流路12内を、充填物13で埋め戻した状
態を示す斜視図である。すなわち、各液体流路12に、
充填物13として液状のレジストを注入し、充填物13
表面の高さが複数の側壁11の上端部に一致した状態に
なるようにする。そして、シリコン単結晶基板1を前記
一定温度以上で加熱すると、充填物13が固化する。
FIG. 2A is a perspective view showing a state in which the inside of the liquid flow channel 12 formed in the silicon single crystal substrate 1 is backfilled with the filler 13. That is, in each liquid channel 12,
A liquid resist is injected as the filling material 13,
The height of the surface is made to match the upper ends of the plurality of side walls 11. When the silicon single crystal substrate 1 is heated at a temperature equal to or higher than the predetermined temperature, the filling 13 is solidified.

【0026】図2(b)は、図2(a)で充填物13を
埋め込んだシリコン単結晶基板1のX−X断面図であ
る。図2(b)に示すように、シリコン単結晶基板1の
表面は、各側壁11の上端部と充填物13が交互に配列
した平坦面14となっている。なお、シリコン単結晶基
板1の表面を平坦面14とせず、各液体流路12の上部
で下向きに凸状、あるいは上向きに凸状の面になるよう
にしてもよい。
FIG. 2B is a cross-sectional view of the silicon single crystal substrate 1 in which the filler 13 is buried in FIG. As shown in FIG. 2B, the surface of the silicon single crystal substrate 1 is a flat surface 14 in which the upper ends of the side walls 11 and the fillers 13 are alternately arranged. The surface of the silicon single crystal substrate 1 may not be the flat surface 14 but may be a downwardly convex surface or an upwardly convex surface above each liquid flow channel 12.

【0027】次に、図3を用いて、前述のように形成さ
れたシリコン単結晶基板1の平坦面14上に薄膜を堆積
して振動板15を形成する工程を説明する。
Next, a process of forming a diaphragm 15 by depositing a thin film on the flat surface 14 of the silicon single crystal substrate 1 formed as described above will be described with reference to FIG.

【0028】図3(a)は、シリコン単結晶基板1の平
坦面14上に、適当な薄膜作成技術を用いて薄膜を堆積
させて振動板15が形成された状態を示す斜視図であ
る。この薄膜作成技術としては、真空蒸着、スパッタ、
イオンプレーティングなどの物理的薄膜作成方法を用い
ることができる。また、メッキ法、化学的気相堆積法、
LB法などを用いてもよい。
FIG. 3A is a perspective view showing a state in which a diaphragm 15 is formed by depositing a thin film on the flat surface 14 of the silicon single crystal substrate 1 by using an appropriate thin film forming technique. This thin film production technology includes vacuum deposition, sputtering,
A physical thin film forming method such as ion plating can be used. Also, plating, chemical vapor deposition,
The LB method or the like may be used.

【0029】薄膜としての振動板15の材質は、インク
等の液体流路12内の液体に侵されない性質のものを用
いるようにする。例えば、取り扱いが比較的容易なシリ
コンを用いることができ、スパッタリング法などにより
薄膜を堆積させることができる。これ以外の材質であっ
ても、インク等に侵されにくく、振動板として十分に機
能する材質であればよい。また、インク等に侵されやす
い材質であっても、絶縁物で保護処理を行うようにすれ
ば用いることが可能である。
As a material of the diaphragm 15 as a thin film, a material which is not eroded by the liquid in the liquid flow path 12 such as ink is used. For example, silicon that can be handled relatively easily can be used, and a thin film can be deposited by a sputtering method or the like. Other materials may be used as long as they are hardly affected by ink or the like and function sufficiently as a diaphragm. Further, even if the material is easily eroded by ink or the like, it can be used if the protection treatment is performed with an insulator.

【0030】本実施形態では、薄膜としての振動板15
の厚さを5μm以下とするのが望ましい。主に振動板1
5の振動特性や液体流路12の液体吐出量を考慮した制
約である。なお、振動板15の厚さと駆動条件の関係に
ついては後述する。
In this embodiment, the diaphragm 15 as a thin film is used.
Is desirably 5 μm or less. Mainly diaphragm 1
5 is a restriction in consideration of the vibration characteristics of No. 5 and the liquid discharge amount of the liquid flow path 12. The relationship between the thickness of the diaphragm 15 and the driving conditions will be described later.

【0031】図3(b)は、シリコン単結晶基板1か
ら、固化した状態にある充填物13が除去された状態を
示す斜視図である。すなわち、振動板15を形成するた
めの薄膜堆積を終えたので、不要となった充填物13を
除去し、各側壁11に仕切られた液体流路12が振動板
15に上部を覆われた状態で形成される。本実施形態で
は、充填物13が埋め込まれたシリコン単結晶基板1
を、レジスト除去液などの溶剤に一定時間つけて、充填
物13を溶解させて除去する。このとき、シリコン単結
晶基板1の各液体流路12の一端の開口部分から、溶剤
が侵入して20〜30分程度で充填物13を溶解させ
る。
FIG. 3B is a perspective view showing a state in which the solidified filling 13 has been removed from the silicon single crystal substrate 1. That is, since the thin film deposition for forming the diaphragm 15 has been completed, the unnecessary filler 13 is removed, and the liquid passages 12 partitioned by the side walls 11 are covered with the diaphragm 15 at the upper part. Is formed. In the present embodiment, the silicon single crystal substrate 1 in which the filler 13 is embedded
In a solvent such as a resist removing solution for a certain period of time to dissolve and remove the filler 13. At this time, the solvent penetrates through the opening at one end of each liquid channel 12 of the silicon single crystal substrate 1 and dissolves the filler 13 in about 20 to 30 minutes.

【0032】なお、充填物13としては、除去可能な材
質であればよく、レジスト以外にも、ロウや各種酸化物
などを用いることができる。
The filler 13 may be any material as long as it can be removed. In addition to the resist, a wax or various oxides can be used.

【0033】また、以上の説明では、振動板15の形成
に際して、充填物13で埋め戻したシリコン単結晶基板
1上に薄膜を堆積させる場合を説明したが、他の方法を
用いてもよい。例えば、補助基板を用意して、その上に
所定の薄膜作成技術により薄膜を堆積させ、この補助基
板と液体流路を形成した前記シリコン単結晶基板1を貼
り合わせ、その後補助基板を除去するという手順で行っ
てもよい。この際、補助基板とシリコン単結晶基板1と
の貼り合わせは、陽極接合や原子間力による接合を用い
て行うことができる。
In the above description, the case where a thin film is deposited on the silicon single crystal substrate 1 backfilled with the filler 13 when forming the vibration plate 15 has been described, but another method may be used. For example, an auxiliary substrate is prepared, a thin film is deposited thereon by a predetermined thin film forming technique, the auxiliary substrate is bonded to the silicon single crystal substrate 1 on which a liquid flow path is formed, and then the auxiliary substrate is removed. The procedure may be performed. At this time, the auxiliary substrate and the silicon single crystal substrate 1 can be bonded using anodic bonding or bonding by atomic force.

【0034】次に、図4を用いて、振動板15の上部
に、静電気力により振動板15を変形させる電極を形成
する工程を説明する。
Next, a process of forming an electrode on the diaphragm 15 to deform the diaphragm 15 by electrostatic force will be described with reference to FIG.

【0035】図4(a)は、振動板15上の絶縁膜16
を介して各液体流路12の上部に沿ってそれぞれ複数の
独立電極17が形成された状態を示す斜視図である。こ
こで、複数の独立電極17をそれぞれ電気的に分離する
必要があるため、振動板15上の全体に渡り、絶縁膜1
6を成膜している。この絶縁膜16も前述の物理的薄膜
作成方法を用いて作成可能であるが、無機質材料を使用
するため、化学的薄膜作成方法を用いて作成してもよ
い。
FIG. 4A shows an insulating film 16 on the diaphragm 15.
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which a plurality of independent electrodes 17 are formed along the upper part of each liquid flow path 12 through the respective liquid channels 12. Here, since it is necessary to electrically separate the plurality of independent electrodes 17 from each other, the insulating film 1 is entirely formed on the diaphragm 15.
6 is formed. The insulating film 16 can also be formed by using the above-described physical thin film forming method, but may be formed by using a chemical thin film forming method since an inorganic material is used.

【0036】また、複数の独立電極17は絶縁膜16の
上部に各液体流路12に沿うように設けられ、それぞれ
制御用配線17aが接続されて個別に制御できるように
なっている。よって、各液体流路12内の液体を個別に
吐出させることが可能となる。
The plurality of independent electrodes 17 are provided on the insulating film 16 so as to extend along the respective liquid flow paths 12, and are connected to control wirings 17a so that they can be individually controlled. Therefore, it is possible to individually discharge the liquid in each liquid channel 12.

【0037】図4(b)は、絶縁膜16上の各独立電極
17の間に複数の桁18を貼り付けた状態を示す斜視図
である。この複数の桁18は、後述の共通電極19(図
4(c))を支える支持部材となるものである。図4
(b)に示すように、複数の側壁11の上部に重なる位
置に配置されている。
FIG. 4B is a perspective view showing a state in which a plurality of girders 18 are attached between the independent electrodes 17 on the insulating film 16. The plurality of girders 18 serve as support members for supporting a common electrode 19 (FIG. 4C) described later. FIG.
As shown in (b), it is arranged at a position overlapping the upper portions of the plurality of side walls 11.

【0038】この桁18の材料は、比較的自由に選択で
きるが、接着剤を用いない陽極接合で貼り付ける場合
は、無機質の材料とすることが望ましい。複数の桁18
を実際に形成するに際しては、絶縁膜16上に成膜を行
った後、エッチングを施して桁18の形状とすればよ
い。
Although the material of the beam 18 can be selected relatively freely, it is desirable to use an inorganic material in the case where the material is attached by anodic bonding without using an adhesive. Multiple digits 18
May be formed on the insulating film 16 and then etched to form the shape of the spar 18.

【0039】図4(c)は、支持部材としての複数の桁
18上に共通電極19が形成された状態を示す斜視図で
ある。この共通電極19は金属等からなり、シリコン単
結晶基板1全体を覆うように配される。そして、前述の
複数の独立電極17に対向させた状態で電圧が印加さ
れ、互いの静電気力により振動板15を上下に変形させ
るように作用する。なお、共通電極19にも制御用配線
19aが設けられている。
FIG. 4C is a perspective view showing a state in which a common electrode 19 is formed on a plurality of girders 18 as support members. The common electrode 19 is made of metal or the like, and is arranged so as to cover the entire silicon single crystal substrate 1. Then, a voltage is applied in a state where the voltage is applied to the plurality of independent electrodes 17 described above, and acts to deform the diaphragm 15 up and down due to mutual electrostatic force. Note that the common electrode 19 is also provided with a control wiring 19a.

【0040】次に、以上のようにして形成された液体吐
出装置の動作について、図5を用いて説明する。
Next, the operation of the liquid ejection apparatus formed as described above will be described with reference to FIG.

【0041】図5(a)は、液体吐出装置の横断面図で
あって、独立電極17と共通電極19に同一符号の電荷
が帯電されるように、それぞれ駆動電圧を印加した状態
を示すものである。図5(a)においては、液体流路1
2の上の絶縁膜16を介して形成された一の独立電極1
7に所定の正電圧を印加して、その表面がプラスに帯電
されている。同様に、複数の桁18に支持され各独立電
極17に対向配置される共通電極19にも所定の正電圧
を印加して、その表面がプラスに帯電されている。よっ
て、独立電極17と共通電極19は静電気の反発作用に
より互いに反発し合い、独立電極17の下方に位置する
一の液体流路12を覆う部分の振動板15が、下方に凸
状に変形する。そのため、液体流路12の容積が減少し
て内部の液体に圧力を加え、吐出口から液体が吐出され
る。
FIG. 5A is a cross-sectional view of the liquid discharge device, showing a state where a drive voltage is applied so that the independent electrode 17 and the common electrode 19 are charged with the same sign. It is. In FIG. 5A, the liquid flow path 1
One independent electrode 1 formed via an insulating film 16 on
7 is applied with a predetermined positive voltage, and its surface is positively charged. Similarly, a predetermined positive voltage is applied to the common electrode 19 supported by the plurality of girders 18 and opposed to each of the independent electrodes 17, and the surface thereof is positively charged. Therefore, the independent electrode 17 and the common electrode 19 repel each other due to the repulsive action of the static electricity, and the diaphragm 15 that covers one liquid flow path 12 located below the independent electrode 17 is deformed in a downwardly convex shape. . Therefore, the volume of the liquid flow path 12 is reduced and pressure is applied to the liquid inside, so that the liquid is discharged from the discharge port.

【0042】また、図5(b)は、独立電極17と共通
電極19にそれぞれ異なる符号の電荷が帯電されるよう
に、それぞれ駆動電圧を印加した状態を示すものであ
る。図5(b)においては、図5(a)とは異なり、一
の独立電極17に所定の負電圧を印加して、その表面が
マイナスに帯電されている一方、共通電極19には所定
の正電圧を印加して、その表面がプラスに帯電されてい
る。よって、独立電極17と共通電極19は静電気の吸
引作用により互いに引き合い、独立電極17の下方に位
置する一の液体流路12を覆う部分の振動板15が、上
方に凸状に変形する。そのため、液体流路12の容積が
増大して内部の液体の圧力を減少させ、一端に形成され
た開口部分から液体が吸引される。このとき、独立電極
17、共通電極19への駆動電圧の印加を停止した場合
には、変形していた振動板15が元に戻ることにより、
液体流路12の容積が減少しつつ元に戻るので、その内
部の液体を加圧して、吐出口から液体が吐出される。
FIG. 5B shows a state in which a drive voltage is applied to each of the independent electrode 17 and the common electrode 19 so that electric charges having different signs are charged. In FIG. 5B, unlike FIG. 5A, a predetermined negative voltage is applied to one of the independent electrodes 17 so that the surface thereof is negatively charged. The surface is positively charged by applying a positive voltage. Therefore, the independent electrode 17 and the common electrode 19 are attracted to each other by the action of electrostatic attraction, and the portion of the diaphragm 15 that covers one liquid flow path 12 located below the independent electrode 17 is deformed upwardly in a convex shape. Therefore, the volume of the liquid flow path 12 increases and the pressure of the liquid inside decreases, and the liquid is sucked from the opening formed at one end. At this time, when the application of the drive voltage to the independent electrode 17 and the common electrode 19 is stopped, the deformed diaphragm 15 returns to its original state,
Since the volume of the liquid flow path 12 decreases and returns, the liquid in the liquid flow path 12 is pressurized, and the liquid is discharged from the discharge port.

【0043】なお、共通電極19は必ずしも全面共通で
ある必要はなく、個々の独立電極17にそれぞれ対応す
るように構成してもよい。また、液体流路12に形成さ
れる吐出口は、液体吐出が可能であれば液体流路12を
囲む6面の何れに形成してもよい。
The common electrode 19 is not necessarily required to be common to the entire surface, and may be configured to correspond to each individual electrode 17. Further, the discharge ports formed in the liquid flow path 12 may be formed on any of the six surfaces surrounding the liquid flow path 12 as long as liquid discharge is possible.

【0044】次に、液体を吐出させるための駆動条件と
振動板15の厚さの関係について説明する。まず、振動
板15を静電気力により変形させて駆動する場合におい
て、振動板15の変位量は次式で表される。
Next, the relationship between the driving conditions for discharging the liquid and the thickness of the diaphragm 15 will be described. First, when the diaphragm 15 is driven by being deformed by electrostatic force, the displacement of the diaphragm 15 is expressed by the following equation.

【0045】[0045]

【数1】 ただし、W:振動板15の変位量(m) P:圧力(N/m2) h:振動板15の厚さ(m) a:液体流路12の幅の半分(m) E:ヤング率 一方、静電気力による吸着圧力は、次式で表される。(Equation 1) Here, W: displacement amount of the diaphragm 15 (m) P: pressure (N / m2) h: thickness of the diaphragm 15 (m) a: half of the width of the liquid flow channel 12 (m) E: Young's modulus The suction pressure due to electrostatic force is expressed by the following equation.

【0046】[0046]

【数2】 ただし、p:吸着圧力(N/m2) ε:誘電率(F/m) V:駆動電圧(V) t:振動板15と共通電極19の間隙(m) また、振動板15の体積変形量は、次にように近似でき
る。
(Equation 2) Here, p: adsorption pressure (N / m2) ε: dielectric constant (F / m) V: drive voltage (V) t: gap (m) between diaphragm 15 and common electrode 19 Also, volume deformation of diaphragm 15 Can be approximated as follows.

【0047】[0047]

【数3】 ただし、M:体積変形量(m3) b:液体流路12の長辺の長さ 上記の数1乃至数3に示す式を用いて計算を行えばよ
い。ここで、一例として、h=1μm、t=1μm、ε
=8.8×10-12(真空中)、E=11×1010(シ
リコンのヤング率)を代入して、駆動電圧Vと体積変形
量Mの関係を求める。このとき、体積変形量Mは液体流
路12から吐出される液体吐出量に相当するので、駆動
電圧Vと液体吐出量の関係がわかることになる。計算の
結果、V=50(V)のとき液体吐出量0.28(p
l)、V=100(V)のとき液体吐出量1.1(p
l)、V=150(V)のとき液体吐出量2.5(p
l)、V=200(V)のとき液体吐出量4.5(p
l)となる。
(Equation 3) However, M: the amount of volume deformation (m3) b: the length of the long side of the liquid flow path 12 The calculation may be performed using the equations shown in Equations 1 to 3 above. Here, as an example, h = 1 μm, t = 1 μm, ε
= 8.8 × 10 −12 (in vacuum) and E = 11 × 10 10 (Young's modulus of silicon) to determine the relationship between the drive voltage V and the volume deformation M. At this time, since the volume deformation amount M corresponds to the liquid discharge amount discharged from the liquid flow path 12, the relationship between the drive voltage V and the liquid discharge amount can be understood. As a result of the calculation, when V = 50 (V), the liquid ejection amount is 0.28 (p
l), when V = 100 (V), the liquid ejection amount 1.1 (p
l), when V = 150 (V), the liquid ejection amount 2.5 (p
l), when V = 200 (V), the liquid ejection amount is 4.5 (p
1).

【0048】一方、他の計算例として、振動板15の厚
さhを上記の例の2倍とした場合、すなわち、h=2μ
mとした場合について計算を行って、駆動電圧Vと液体
吐出量の関係を求める。すると、V=50(V)のとき
液体吐出量0.03(pl)、V=100(V)のとき
液体吐出量0.13(pl)、V=150(V)のとき
液体吐出量0.31(pl)、V=200(V)のとき
液体吐出量0.55(pl)、V=500(V)のとき
液体吐出量3.48(pl)となり、上記の例に比べ同
じ駆動電圧に対する液体吐出量が大幅に小さくなってい
ることがわかる。
On the other hand, as another calculation example, when the thickness h of the diaphragm 15 is twice that of the above example, that is, h = 2 μm
The relationship between the drive voltage V and the liquid ejection amount is obtained by performing calculation for the case of m. Then, when V = 50 (V), the liquid ejection amount is 0.03 (pl), when V = 100 (V), the liquid ejection amount is 0.13 (pl), and when V = 150 (V), the liquid ejection amount is 0. .31 (pl), when V = 200 (V), the liquid ejection amount is 0.55 (pl), and when V = 500 (V), the liquid ejection amount is 3.48 (pl). It can be seen that the liquid ejection amount with respect to the voltage is significantly reduced.

【0049】このことから、より低い駆動電圧で効率的
に振動板15を駆動するためには、振動板15の厚さを
薄くした方が有利である。実際には、振動板15の強度
や薄膜堆積の困難性との兼ね合いで、最適な厚さを設定
することになる。なお、振動板15の厚さとしては、既
に説明したように5μm以下が望ましいのであるが、特
に0.2μmから2μmまでの範囲とすれば、総合的に
優れた液体吐出装置を得ることができる。
Therefore, in order to efficiently drive the diaphragm 15 with a lower driving voltage, it is advantageous to reduce the thickness of the diaphragm 15. Actually, the optimum thickness is set in consideration of the strength of the diaphragm 15 and the difficulty of depositing the thin film. The thickness of the vibration plate 15 is desirably 5 μm or less as described above. In particular, if the thickness is in the range of 0.2 μm to 2 μm, it is possible to obtain an overall excellent liquid ejecting apparatus. .

【0050】なお、液体吐出装置の消費電力の低減、あ
るいは駆動回路の簡素化を図るためには、駆動電圧は5
0V以下で使用することが望ましい。この場合も、上述
の計算に示す通り、振動板15の厚さや必要な液体吐出
量などが適切に保たれる範囲内で適切に駆動条件を定め
れば、容易に50V以下の駆動電圧を実現可能である。
In order to reduce the power consumption of the liquid ejection device or to simplify the drive circuit, the drive voltage must be 5
It is desirable to use at 0V or less. Also in this case, as shown in the above calculation, if the driving conditions are appropriately determined within a range in which the thickness of the diaphragm 15 and the required liquid discharge amount are appropriately maintained, a driving voltage of 50 V or less can be easily realized. It is possible.

【0051】更に、駆動条件によっては、一層小さな駆
動電圧で駆動可能な液体吐出装置を実現することができ
る。例えば、駆動電圧が5V程度以下になるようにする
と、一般的なICの動作電圧の範囲内で動作可能とな
り、回路構成の簡素化や装置の低コスト化などの面で非
常に有利になる。また、このように振動板15の低電圧
駆動を行うことにより、液体吐出装置の絶縁性、蓄えら
れる電荷のリーク防止、隣接する液体流路12間のクロ
ストークの低減などの面でも効果が大きい。
Further, depending on the driving conditions, it is possible to realize a liquid discharge apparatus that can be driven with a smaller driving voltage. For example, if the driving voltage is set to about 5 V or less, the IC can operate within the operating voltage range of a general IC, which is very advantageous in terms of simplification of the circuit configuration and reduction of the cost of the device. Further, by performing the low-voltage driving of the vibration plate 15 in this manner, the effect is large in terms of insulation of the liquid ejection device, prevention of leakage of stored charges, reduction of crosstalk between the adjacent liquid flow paths 12, and the like. .

【0052】かくして、本実施形態に係る液体吐出装置
によれば、静電気力による反発、吸引作用を利用して、
非常に薄く形成した振動板15を上に凸状態から下に凸
状態まで広い範囲で変形させることができ、液体流路1
5の体積変化を大きくとれる駆動効率のよい液体吐出を
行うことができる。また、振動板15の厚さを薄くする
ことにより、液体に対する加圧をより小さな駆動電圧で
行うことができる。更に、各液体流路12の配列ピッチ
を小さくすることにより高密度に多数の液体流路12を
配列させることができる。
Thus, according to the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment, utilizing the repulsion and suction action by the electrostatic force,
The very thin diaphragm 15 can be deformed in a wide range from an upwardly convex state to a downwardly convex state.
5 can perform liquid ejection with high drive efficiency that can make a large volume change. Further, by reducing the thickness of the vibration plate 15, it is possible to pressurize the liquid with a smaller driving voltage. Further, by reducing the arrangement pitch of each liquid flow path 12, a large number of liquid flow paths 12 can be arranged at high density.

【0053】また、本実施形態に係る液体吐出装置の製
造方法によれば、いったん充填物13を埋め込み、その
上に振動板15を薄膜堆積させ、その後充填物13を除
去するようにしたので、各液体流路12を仕切る側壁1
1の上に振動板15が形成され、振動板15が液体流路
12のカバーとなる複雑な構造を比較的容易に実現でき
る。しかも、この振動板15に共通電極17を設け、さ
らに上部には共通電極19を対向配置させて、振動板1
5を可動薄膜としても機能させるようにしたので、複雑
かつ微細な構造を有する液体吐出装置を、低コストで大
量に量産することが可能となる。
Further, according to the manufacturing method of the liquid discharge apparatus according to the present embodiment, the filling material 13 is once embedded, the diaphragm 15 is deposited thereon in a thin film, and then the filling material 13 is removed. Side wall 1 that partitions each liquid flow path 12
The vibration plate 15 is formed on the substrate 1, and a complicated structure in which the vibration plate 15 serves as a cover for the liquid flow path 12 can be realized relatively easily. In addition, a common electrode 17 is provided on the diaphragm 15 and a common electrode 19 is further disposed on the upper portion thereof so as to face the same.
Since the liquid ejecting device 5 is also made to function as a movable thin film, it becomes possible to mass-produce a large amount of liquid ejecting devices having a complicated and fine structure at low cost.

【0054】なお、以上説明した実施形態では、液体吐
出装置の振動板15を薄膜作成技術を用いて薄膜を堆積
させて形成する場合について説明したが、これ以外に
も、5μm以下の厚さの振動板を形成できる方法であれ
ばよく、例えばエッチング等を用いて液体吐出装置全体
に一体的に振動板を形成するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the diaphragm 15 of the liquid discharge device is formed by depositing a thin film by using a thin film forming technique has been described. Any method may be used as long as it can form the diaphragm, and the diaphragm may be formed integrally with the entire liquid ejection apparatus by using, for example, etching.

【0055】また、以上説明した実施形態では、液体吐
出装置のシリコン単結晶基板1に、数個の液体流路12
が形成されている場合について説明したが、実際にはよ
り多数の液体流路12を形成して液体吐出装置を製造す
ることができる。上述したように、各液体流路12の配
列ピッチを40μm以下の小さな値にして液体吐出装置
を製造すれば、1インチ内に数百個から数千個の液体流
路12を並列配置させた液体吐出装置を製造することが
可能である。
In the above-described embodiment, several liquid flow paths 12 are provided in the silicon single crystal substrate 1 of the liquid discharge device.
Has been described, but in practice, a larger number of liquid flow paths 12 can be formed to manufacture a liquid ejecting apparatus. As described above, if the arrangement pitch of each liquid flow path 12 is set to a small value of 40 μm or less to manufacture a liquid ejection device, hundreds to thousands of liquid flow paths 12 are arranged in parallel within one inch. It is possible to manufacture a liquid ejection device.

【0056】また、以上説明した実施形態では、液体吐
出装置の加圧手段として静電気力を用いて振動板15を
変形させる方法を利用した場合について説明したが、こ
れ以外の加圧手段を利用してもよい。例えば、圧電素子
を利用して加圧手段を構成してもよい。
In the above-described embodiment, the case where the method of deforming the diaphragm 15 using electrostatic force is used as the pressurizing means of the liquid ejecting apparatus, but other pressurizing means is used. You may. For example, the pressing means may be configured using a piezoelectric element.

【0057】また、以上説明した実施形態に係る液体吐
出装置は、インクジェットヘッドに容易に応用できる。
例えば、各液体流路12内部の液体をインクとして、そ
の一端に形成された開口部分からインクを供給し、他端
にノズルを形成してインクを吐出させるようにすれば、
容易にインクジェットヘッドが実現可能である。例え
ば、各液体流路12の配列ピッチを10μmに設定する
と、1インチに液体流路12が2400本以上存在する
ような高密度なインクジェットヘッドを容易に製造する
ことが可能となると共に、面積階調の制御等を容易に行
うことが可能となる。
The liquid ejection device according to the embodiment described above can be easily applied to an ink jet head.
For example, if the liquid inside each liquid flow path 12 is used as ink, ink is supplied from an opening formed at one end thereof, and a nozzle is formed at the other end to discharge ink.
An ink jet head can be easily realized. For example, when the arrangement pitch of each liquid flow path 12 is set to 10 μm, it is possible to easily manufacture a high-density ink jet head in which 2400 or more liquid flow paths 12 exist in one inch. Key control and the like can be easily performed.

【0058】更に、以上説明した実施形態に係る液体吐
出装置は、マイクロマシーニング技術の応用分野とし
て、例えばマイクロ滴定用のピペット等の各種の微少な
器具、装置などにも用いることが可能である。
Further, the liquid ejecting apparatus according to the embodiment described above can be applied to various micro instruments and devices such as a pipette for micro titration as an application field of the micromachining technology. .

【0059】[0059]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、厚さが
5μm以下である非常に薄い振動板を液体流路のカバー
として形成したので、良好な駆動効率で振動板を変形さ
せて液体を吐出させることができ、小型化に好適な液体
吐出装置が実現できる。
According to the first aspect of the present invention, since a very thin diaphragm having a thickness of 5 μm or less is formed as a cover for the liquid flow path, the diaphragm can be deformed with good driving efficiency. Liquid can be discharged, and a liquid discharge device suitable for miniaturization can be realized.

【0060】請求項2に記載の発明によれば、40μm
以下の配列ピッチで多数の液体流路を並べて配列する構
造としたので、容易に高密度が実現でき、多数のノズル
を高密度配置したインクジェットヘッドにも応用可能と
なる。
According to the second aspect of the present invention, 40 μm
Since a large number of liquid channels are arranged side by side at the following arrangement pitch, a high density can be easily realized, and the invention can be applied to an ink jet head having a large number of nozzles arranged at a high density.

【0061】請求項3に記載の発明によれば、振動板を
静電気力により変形させて液体を吐出させるようにした
ので、低電圧駆動で効率的に液体を吐出可能な液体吐出
装置が実現できる。
According to the third aspect of the present invention, since the diaphragm is deformed by the electrostatic force to discharge the liquid, it is possible to realize a liquid discharge apparatus capable of efficiently discharging the liquid with low voltage driving. .

【0062】請求項4に記載の発明によれば、50V以
下の駆動電圧で振動版を駆動するようにしたので、高電
圧を供給するための回路等は不要となり、簡易かつ安価
な液体吐出装置が実現できる。
According to the fourth aspect of the present invention, since the vibrating plate is driven with a driving voltage of 50 V or less, a circuit or the like for supplying a high voltage is unnecessary, and a simple and inexpensive liquid discharging apparatus is used. Can be realized.

【0063】請求項5に記載の発明によれば、薄膜の材
質をシリコンとしたので、インク等に侵されにくく微細
加工が容易な液体吐出装置が実現できる。
According to the fifth aspect of the invention, since the material of the thin film is made of silicon, it is possible to realize a liquid ejecting apparatus which is hardly corroded by ink or the like and which can be easily finely processed.

【0064】請求項6に記載の発明によれば、非常に薄
い可動薄膜を形成して良好な駆動効率で液体を吐出させ
ることが可能で、小型かつ高密度配置可能な液体吐出装
置を、安価かつ大量に製造することができる。
According to the sixth aspect of the present invention, a liquid ejecting apparatus which can form a very thin movable thin film and eject the liquid with good driving efficiency, and which can be arranged in a small and high-density arrangement is inexpensive. And it can be manufactured in large quantities.

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

【図1】本発明の実施形態において、シリコン単結晶基
板に液体流路を形成する工程の説明図であり、(a)が
シリコン単結晶基板に対するフォトリソグラフィーを用
いたパターンニングを示す斜視図、(b)がシリコン単
結晶基板に対し溝状の液体流路をエッチングにより形成
した状態を示す斜視図である。
FIG. 1 is an explanatory view of a step of forming a liquid flow path in a silicon single crystal substrate in an embodiment of the present invention, wherein (a) is a perspective view showing patterning of the silicon single crystal substrate using photolithography, FIG. 4B is a perspective view showing a state in which a groove-like liquid flow path is formed in the silicon single crystal substrate by etching.

【図2】本発明の実施形態において、シリコン単結晶基
板のインク流路内に充填物を埋め込む工程の説明図であ
り、(a)がシリコン単結晶基板の各液体流路を充填物
で埋め戻した状態を示す斜視図、(b)が(a)のX−
X断面図である。
FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating a process of embedding a filler in an ink flow path of a silicon single crystal substrate in the embodiment of the present invention. FIG. A perspective view showing a returned state, (b) is X- of (a).
It is X sectional drawing.

【図3】本発明の実施形態において、シリコン単結晶基
板の平坦面上に薄膜を堆積して振動板を形成する工程の
説明図であり、(a)がシリコン単結晶基板の平坦面上
に薄膜が堆積された状態を示す斜視図、(b)がシリコ
ン単結晶基板から充填物が除去された状態を示す斜視図
である。
FIG. 3 is an explanatory view of a step of forming a diaphragm by depositing a thin film on a flat surface of a silicon single crystal substrate in the embodiment of the present invention. FIG. 2B is a perspective view showing a state where a thin film is deposited, and FIG. 2B is a perspective view showing a state where a filler is removed from a silicon single crystal substrate.

【図4】本発明の実施形態において、振動板の上部に静
電気力により振動板を変形させる電極を形成する工程の
説明図であり、(a)が、振動板上に絶縁膜を介して各
液体流路の上部に沿ってそれぞれ複数の独立電極が形成
された状態を示す斜視図、(b)が絶縁膜上の各独立電
極の間に複数の桁を貼り付けた状態を示す斜視図、
(c)が複数の桁上に共通電極が形成された状態を示す
斜視図である。
FIG. 4 is an explanatory view of a step of forming an electrode for deforming the diaphragm by electrostatic force in the upper part of the diaphragm in the embodiment of the present invention. A perspective view showing a state in which a plurality of independent electrodes are formed along the upper part of the liquid flow path, and a perspective view showing a state in which a plurality of girders are attached between the independent electrodes on the insulating film,
(C) is a perspective view showing a state where a common electrode is formed on a plurality of girders.

【図5】本発明の実施形態に係る液体吐出装置の動作を
説明する図であり、(a)が独立電極と共通電極に同一
符号の電荷が帯電されるよう駆動電圧を印加した状態の
液体吐出装置の横断面図、(b)が独立電極と共通電極
にそれぞれ異なる符号の電荷が帯電されるよう駆動電圧
を印加した状態の液体吐出装置の横断面図である。
5A and 5B are diagrams for explaining the operation of the liquid ejection apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 5A shows a state in which a drive voltage is applied so that the independent electrode and the common electrode are charged with the same sign. FIG. 4B is a cross-sectional view of the liquid discharge device in a state where a drive voltage is applied so that charges of different signs are respectively charged to the independent electrode and the common electrode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコン単結晶基板 10…レジスト 11…側壁 12…液体流路 13…充填物 14…平坦面 15…振動板 16…絶縁膜 17…独立電極 18…桁 19…共通電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon single crystal substrate 10 ... Resist 11 ... Side wall 12 ... Liquid flow path 13 ... Filler 14 ... Flat surface 15 ... Vibration plate 16 ... Insulating film 17 ... Independent electrode 18 ... Digit 19 ... Common electrode

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 側壁によって仕切られ、少なくとも一端
に吐出口を有する複数の液体流路が溝状に形成された基
板と、 前記複数の液体流路全体を覆うカバーとなり、5μm以
下の厚さを有する振動板と、 前記振動板を変形させて前記各液体流路内の液体を加圧
し、前記各吐出口から液体を吐出させる加圧手段と、 を備えることを特徴とする液体体吐出装置。
A substrate having a plurality of liquid flow paths formed in a groove shape and having a discharge port at at least one end, and a cover covering the whole of the plurality of liquid flow paths, having a thickness of 5 μm or less. A liquid ejecting apparatus, comprising: a vibrating plate having a pressure; and pressurizing means for deforming the vibrating plate to pressurize the liquid in each of the liquid flow paths and discharge the liquid from each of the discharge ports.
【請求項2】 前記複数の液体流路は、配列ピッチが4
0μm以下となるように形成されていることを特徴とす
る請求項1に記載の液体吐出装置。
2. An arrangement pitch of the plurality of liquid channels is four.
The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the liquid ejecting apparatus is formed to have a thickness of 0 µm or less.
【請求項3】 前記加圧手段は、前記振動板に設けられ
た電極と、該電極に対向して設けられた他の電極との間
に駆動電圧を印加して、前記振動板を静電気力により変
形させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載
の液体吐出装置。
3. The pressurizing means applies a drive voltage between an electrode provided on the diaphragm and another electrode provided opposite to the electrode, and applies an electrostatic force to the diaphragm. The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the liquid ejecting apparatus is deformed by:
【請求項4】 前記加圧手段は、50V以下の駆動電圧
により駆動可能であることを特徴とする請求項3に記載
の液体吐出装置。
4. The liquid discharging apparatus according to claim 3, wherein said pressurizing means is drivable by a driving voltage of 50 V or less.
【請求項5】 前記振動板の材質は、シリコンであるこ
とを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載の
液体吐出装置。
5. The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein a material of the diaphragm is silicon.
【請求項6】 基板に加工を施し、側壁によって仕切ら
れ、少なくとも一端に吐出口を有する複数の液体流路を
形成する基板加工工程と、 前記複数の液体流路内全体に、前記各側壁の上端部の高
さまで充填物を埋め込み、前記各側壁及び前記充填物の
上に5μm以下の厚さで薄膜を堆積させ、その後前記充
填物を除去して振動板を形成する薄膜堆積工程と、 前記振動板を変形させて前記複数の液体流路内の液体を
加圧し、前記各吐出口から液体を吐出させる加圧手段を
形成する加圧手段形成工程と、 を備えることを特徴とする液体吐出装置製造方法。
6. A substrate processing step of processing a substrate to form a plurality of liquid flow paths partitioned by a side wall and having a discharge port at at least one end; A thin film deposition step of burying the filler to the height of the upper end, depositing a thin film with a thickness of 5 μm or less on each of the side walls and the filler, and then removing the filler to form a diaphragm; Pressurizing means for forming a pressurizing means for deforming a diaphragm to pressurize the liquid in the plurality of liquid flow paths and discharge the liquid from each of the discharge ports; Device manufacturing method.
JP19295098A 1998-07-08 1998-07-08 Liquid ejector and manufacture thereof Pending JP2000025221A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19295098A JP2000025221A (en) 1998-07-08 1998-07-08 Liquid ejector and manufacture thereof
US09/349,695 US6513917B1 (en) 1998-07-08 1999-07-08 Liquid ejection device and method of producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19295098A JP2000025221A (en) 1998-07-08 1998-07-08 Liquid ejector and manufacture thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000025221A true JP2000025221A (en) 2000-01-25

Family

ID=16299724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19295098A Pending JP2000025221A (en) 1998-07-08 1998-07-08 Liquid ejector and manufacture thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000025221A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1321294B1 (en) Piezoelectric ink-jet printhead and method for manufacturing the same
EP1818995A2 (en) Method of forming piezoelectric actuator of inkjet head
US8359748B2 (en) Method of forming micromachined fluid ejectors using piezoelectric actuation
JP2012096554A (en) Inkjet printing module
CN101784390A (en) Actuator
US7488057B2 (en) Piezoelectric ink jet printer head and its manufacturing process
TW559593B (en) Novel electrode patterns for piezo-electric ink jet printer
JP2000025221A (en) Liquid ejector and manufacture thereof
US7910010B2 (en) Ink jet head having an electrostatic actuator and manufacturing method of the same
JP2000025224A (en) Liquid ejector and manufacture thereof
US20040055126A1 (en) Fabrication of liquid emission device with symmetrical electrostatic mandrel
JP2000025222A (en) Liquid ejector and manufacture thereof
JPH0452144A (en) Liquid jet head
KR100643929B1 (en) Electrostatic ink jet head and method of the same
JPH03288649A (en) Liquid jet head
JP2000025223A (en) Liquid ejector and manufacture thereof
KR100561866B1 (en) Piezo-electric type inkjet printhead and manufacturing method thereof
JP2001277505A (en) Ink jet head
JP4480956B2 (en) Discharge device for droplet discharge
KR100327250B1 (en) A micro actuator of inkjet printhead and manufacturing method thereof
KR100561865B1 (en) Piezo-electric type inkjet printhead and manufacturing method threrof
JP2002079669A (en) Ink jet recording head
JP2002248757A (en) Ink-jet head
JP2009081944A (en) Electrostatic actuator, droplet discharging head, and droplet discharging device having the head
JP2009078515A (en) Method for manufacturing liquid droplet discharge head and method for manufacturing liquid droplet discharge apparatus