JP2001270105A - Liquid drop discharge head, ink jet recorder and microactuator - Google Patents

Liquid drop discharge head, ink jet recorder and microactuator

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JP2001270105A
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film
diaphragm
discharge head
droplet discharge
tensile stress
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田中  誠
Hidekazu Ota
英一 太田
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Ricoh Co Ltd
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14411Groove in the nozzle plate

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid discharge head which can be particularly highly densely arranged in terms of a thickness and a flatness of a diaphragm, an ink jet recorder which can record at high speeds with a high density, and a microactuator which can be highly densely formed in order to thin the diaphragm according to requirements of a high speed, a high density and a low voltage in a piezoelectric type or an electrostatic type ink jet head which discharges ink drops by deforming and displacing the diaphragm and to maintain a highly accurate flatness of the diaphragm without deflecting and waving the diaphragm to enable efficient driving with a gap between the diaphragm and an electrode narrowed particularly in the electrostatic type ink jet head. SOLUTION: The diaphragm 42 is formed of a silicon nitride film 81 having tensile stress property.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は液滴吐出ヘッド、インク
ジェット記録装置及びマイクロアクチュエータに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a droplet discharge head, an ink jet recording apparatus and a microactuator.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、プリンタ、ファクシミリ、複写
装置、プロッタ等の画像記録装置(画像形成装置)とし
て用いるインクジェット記録装置において使用するマイ
クロアクチュエータを含む液滴吐出ヘッドであるインク
ジェットヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、この
ノズルが連通するインク流路(加圧室、圧力室、加圧液
室、液室、吐出室等とも称される。)と、このインク流
路内のインクを加圧する圧力発生手段(アクチュエータ
手段)とを備えて、圧力発生手段を駆動することでイン
ク流路内インクを加圧してノズルからインク滴を吐出さ
せる。
2. Description of the Related Art In general, an ink jet head, which is a liquid droplet ejection head including a microactuator used in an ink jet recording apparatus used as an image recording apparatus (image forming apparatus) such as a printer, a facsimile, a copying apparatus, and a plotter, discharges ink droplets. A nozzle for discharging, an ink flow path (also referred to as a pressure chamber, a pressure chamber, a pressurized liquid chamber, a liquid chamber, a discharge chamber, etc.) communicating with the nozzle, and pressurizing the ink in the ink flow path. A pressure generating means (actuator means) is provided, and the ink in the ink flow path is pressurized by driving the pressure generating means to eject ink droplets from the nozzles.

【0003】従来のインクジェットヘッドは、圧力発生
手段の種類という点から、圧電素子を用いて加圧室の壁
面を形成して振動板を変形変位させることでインク滴を
吐出させるピエゾ型のもの、加圧室内に配設した発熱抵
抗体を用いてインクの膜沸騰でバブルを発生させてイン
ク滴を吐出させるバブル型のもの、加圧室の壁面を形成
する振動板(又はこれと一体の電極)と電極を用いて静
電力で振動板を変形変位させることでインク滴を吐出さ
せる静電型のものなどに大別される。
[0003] Conventional ink jet heads are of the piezo type, in which the walls of the pressurizing chamber are formed using piezoelectric elements and the diaphragm is deformed and displaced to discharge ink droplets in terms of the type of pressure generating means. A bubble type in which a bubble is generated by ink film boiling using a heating resistor disposed in a pressurized chamber to discharge ink droplets, and a diaphragm (or an electrode integrated therewith) which forms a wall surface of the pressurized chamber ) And an electrostatic type in which an ink droplet is ejected by deforming and displacing the diaphragm with electrostatic force using an electrode.

【0004】また、従来のインクジェットヘッドは、イ
ンク滴の吐出方向という点から、特にピエゾ型及び静電
型のものにあっては、特開平6−8449号公報、特開
平6−23986号公報などに記載されているように、
振動板の変位方向と直交する方向にインク滴を吐出させ
るエッジシュータ方式と、特開平9−314837号公
報、特開平10−304685号公報などに記載されて
いるように振動板の変位方向にインク滴を吐出させるサ
イドシュータ方式とに大別される。
[0004] Further, in the case of conventional ink jet heads, especially in the piezo type and the electrostatic type, from the viewpoint of the direction of ejection of ink droplets, JP-A-6-8449, JP-A-6-23986, and the like. As described in
An edge shooter method in which ink droplets are ejected in a direction orthogonal to the direction of displacement of the diaphragm, and an ink jet in the direction of displacement of the diaphragm as described in JP-A-9-314837 and JP-A-10-304865. It is broadly divided into a side shooter method that discharges droplets.

【0005】ところで、上述した振動板を用いるピエゾ
型や静電型のインクジェットヘッドにおいては、高速
化、高密度化に伴なって、或いは低電圧化の要求に従っ
て、振動板の薄膜化、高精度化が必要になり、また薄膜
化に伴なって、振動板の厚さ(剛性)とインク接液性
(インクに対する耐溶出性)の確保が重要になる。な
お、振動板とこれを変形変位させる電気機械変換素子、
或いは振動板とこれに対向する電極で構成される部分を
マイクロアクチュエータと称する。また、マイクロアク
チュエータとしてはヘッドに限らず、マイクロポンプな
どにも用いられるが、ここではヘッドについて説明す
る。
In the above-described piezo-type or electrostatic-type ink jet head using a diaphragm, the diaphragm is required to be made thinner and more precise in accordance with the demand for higher speed, higher density, or lower voltage. As the film becomes thinner, it is important to ensure the thickness (rigidity) of the vibration plate and the ink contact property (elution resistance to ink). In addition, a diaphragm and an electromechanical transducer for deforming and displacing the diaphragm,
Alternatively, a portion composed of the diaphragm and the electrode facing the diaphragm is referred to as a microactuator. Further, the microactuator is not limited to the head, but may be used for a micropump or the like. Here, the head will be described.

【0006】そこで、従来のインクジェットヘッドにお
いては、特開平6−23986号公報、特開平6−71
882号公報あるいは特開平9−267479公報など
に記載されているように、振動板を形成するシリコン基
板にボロンを拡散した高濃度ボロン拡散層を形成し、こ
のシリコン基板を異方性エッチングすることにより、高
濃度ボロン拡散層でエッチングストップすることから、
高濃度ボロン拡散層による振動板を形成するようにして
いる。また、シリコン酸化膜をエッチングストップ層と
してエッチングをストップさせることで、SOI基板や
SIMOX基板を利用した振動板を形成することもでき
る。
Therefore, in the conventional ink jet head, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 6-23986 and Hei 6-71
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 882 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-267479, a high-concentration boron diffusion layer in which boron is diffused is formed on a silicon substrate forming a diaphragm, and this silicon substrate is anisotropically etched. As a result, the etching is stopped at the high concentration boron diffusion layer,
A diaphragm made of a high-concentration boron diffusion layer is formed. In addition, by stopping the etching using the silicon oxide film as an etching stop layer, a diaphragm using an SOI substrate or a SIMOX substrate can be formed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の圧電
型或いは静電型インクジェットヘッドは200dpi程
度以下の吐出密度であり、このヘッドを用いてパス回数
(ヘッド走査回数)を増加することで記録密度としては
1200dpi程度の記録密度にしているが、ヘッド自
体の吐出密度が低いために記録密度を上げるにはパス回
数が多くなるなど記録速度が低下する。
The conventional piezoelectric or electrostatic ink jet head has a discharge density of about 200 dpi or less, and the recording density is increased by increasing the number of passes (the number of head scans) using this head. The recording density is set to about 1200 dpi. However, since the ejection density of the head itself is low, to increase the recording density, the number of passes increases and the recording speed decreases.

【0008】そこで、ヘッド自体の吐出密度を300d
pi以上に上げることで記録速度の高速化を図れるが、
ヘッド自体の吐出密度を300dpi以上にするために
隣り合うチャンネル間(ビット間)のピッチは85μm
程度になる。したがって、吐出のための振動板の幅を狭
くしなければならないが、振動板幅を狭くして且つ所望
の低電圧で安定な吐出特性を得るためには、振動板の厚
みを薄くしなければならないとともに、特に静電型イン
クジェットヘッドにおいては振動板と電極との間のギャ
ップを可能な範囲で狭くしてできるだけ効率的な駆動を
しなければならない。
Therefore, the ejection density of the head itself is set to 300 d
By increasing it to more than pi, the recording speed can be increased,
The pitch between adjacent channels (between bits) is 85 μm in order to make the ejection density of the head itself 300 dpi or more.
About. Therefore, the width of the diaphragm for discharge must be narrowed, but in order to narrow the width of the diaphragm and obtain stable discharge characteristics at a desired low voltage, the thickness of the diaphragm must be reduced. In particular, in the case of an electrostatic ink jet head, the gap between the diaphragm and the electrode must be reduced as much as possible to drive as efficiently as possible.

【0009】このように、振動板の厚みを薄くすると、
それだけ裂傷などによって破損し易くなるとともに、イ
ンクへの溶出による破損も生じ易くなり、更に微小ギャ
ップを維持するためには弛みや波打ちなどのない高精度
な平面性を維持できなければならない。しかも、ヘッド
の量産を行うためには、薄くて高精度の平面性を維持で
きる振動板を安定して歩留まり良く生産できなければな
らない。
As described above, when the thickness of the diaphragm is reduced,
As a result, it is easily damaged by tears and the like, and also easily damaged by elution into the ink. Further, in order to maintain a small gap, it is necessary to maintain high-precision flatness without slack or waving. In addition, in order to mass-produce the head, it is necessary to stably produce a thin diaphragm capable of maintaining high-precision flatness with a high yield.

【0010】しかしながら、上述した従来の静電型イン
クジェットヘッドで用いられている高濃度ボロン拡散層
によって振動板を形成する場合、振動板厚みが1.5μ
mを越えるときには量産に適しているが、1.5μm以
下、特に1.0μm〜0.3μmの厚みの振動板を、板
厚バラツキを抑えて且つ高い平面精度で安定的に低コス
トで形成することは極めて困難である。
However, when the diaphragm is formed by the high-concentration boron diffusion layer used in the above-mentioned conventional electrostatic ink-jet head, the diaphragm has a thickness of 1.5 μm.
When it exceeds m, it is suitable for mass production. However, a diaphragm having a thickness of 1.5 μm or less, particularly 1.0 μm to 0.3 μm, is formed stably at a low cost while suppressing variations in the plate thickness and with high plane accuracy. It is extremely difficult.

【0011】このように、従来の液滴吐出ヘッドにあっ
ては、振動板の厚みや平面性の点で特に高密度(300
dpi以上)の吐出密度を有するヘッドを低コストで得
ることができないという課題がある。
As described above, in the conventional droplet discharge head, the density and the flatness of the diaphragm are particularly high (300
(dpi or more) cannot be obtained at a low cost.

【0012】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、高密度化が可能な液滴吐出ヘッド、高速高密度
記録が可能なインクジェット記録装置、及び高密度化が
可能なマイクロアクチュエータを提供することを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a droplet discharge head capable of high density, an ink jet recording apparatus capable of high speed and high density recording, and a microactuator capable of high density. The purpose is to provide.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板が引張り応
力性を有する絶縁性膜からなる構成としたものである。
なお、本明細書で「振動板」とは変形可能な領域部分を
意味するものとしている。ここで、絶縁性膜はシリコン
窒化膜とすることが好ましい。また、振動板の表面に電
極膜を有することが好ましい。
In order to solve the above-mentioned problems, a droplet discharge head according to the present invention is configured such that a diaphragm is made of an insulating film having tensile stress.
In this specification, the “diaphragm” means a deformable region. Here, the insulating film is preferably a silicon nitride film. Further, it is preferable to have an electrode film on the surface of the diaphragm.

【0014】本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板が
絶縁性膜の積層膜からなり、全体として引張り応力性を
有する構成としたものである。ここで、積層膜を形成す
る膜にはシリコン窒化膜が含まれることが好ましい。ま
た、積層膜を形成する膜にはシリコン酸化膜が含まれる
ことが好ましい。さらに、積層膜の表面又は内部に電極
膜を有することが好ましい。
In the droplet discharge head according to the present invention, the vibration plate is formed of a laminated film of insulating films, and has a structure having tensile stress as a whole. Here, it is preferable that the film forming the laminated film includes a silicon nitride film. Further, it is preferable that the film forming the laminated film includes a silicon oxide film. Further, it is preferable to have an electrode film on the surface or inside of the laminated film.

【0015】また、電極膜を有する場合、電極膜はビッ
ト毎に分離されている構成とすることができる。
When an electrode film is provided, the electrode film may be separated for each bit.

【0016】本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板が
引張り応力性を有する導電性膜からなる構成としたもの
である。ここで、導電性膜はチタン窒化膜、高温金属膜
又はポリシリコン膜であることが好ましい。
In the droplet discharge head according to the present invention, the diaphragm is made of a conductive film having tensile stress. Here, the conductive film is preferably a titanium nitride film, a high-temperature metal film, or a polysilicon film.

【0017】本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板が
導電性膜の積層膜からなり、全体として引張り応力性を
有する構成としたものである。ここで、積層膜を形成す
る膜にはチタン窒化膜、高温金属膜又はポリシリコン膜
が含まれることが好ましい。
The droplet discharge head according to the present invention has a configuration in which the diaphragm is made of a laminated film of conductive films and has tensile stress as a whole. Here, the film forming the stacked film preferably includes a titanium nitride film, a high-temperature metal film, or a polysilicon film.

【0018】本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板が
絶縁性膜と導電性膜との積層膜からなり、全体として引
張り応力性を有する構成としたものである。ここで、積
層膜を形成する膜にはシリコン窒化膜が含まれることが
好ましい。また、積層膜を形成する膜にはシリコン酸化
膜が含まれることが好ましい。さらに、積層膜を形成す
る膜にはチタン窒化膜、高温金属膜又はポリシリコン膜
が含まれることが好ましい。
In the droplet discharge head according to the present invention, the diaphragm is made of a laminated film of an insulating film and a conductive film, and has a structure having tensile stress as a whole. Here, it is preferable that the film forming the laminated film includes a silicon nitride film. Further, it is preferable that the film forming the laminated film includes a silicon oxide film. Further, it is preferable that the film forming the laminated film includes a titanium nitride film, a high-temperature metal film, or a polysilicon film.

【0019】本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板が
引張り応力性を有する膜と圧縮応力性を有する膜との積
層膜であり、全体として引っ張り応力性を有する構成と
したものである。ここで、引張り応力性の膜が絶縁性
膜、絶縁性膜の積層膜、導電性膜、導電性膜の積層膜又
は絶縁性膜と導電性膜との積層膜とすることができる。
この場合、圧縮応力性の膜は絶縁性膜であることが好ま
しい。また、振動板はシリコン窒化膜とシリコン酸化膜
との積層膜であることが好ましい。さらに、振動板がチ
タン窒化膜、高温金属膜、ポリシリコン膜又はこれらの
2以上の組み合わせの膜とシリコン酸化膜との積層膜で
あることが好ましい。
In the droplet discharge head according to the present invention, the diaphragm is a laminated film of a film having a tensile stress property and a film having a compressive stress property, and has a structure having a tensile stress property as a whole. Here, the tensile stress film may be an insulating film, a stacked film of insulating films, a conductive film, a stacked film of conductive films, or a stacked film of an insulating film and a conductive film.
In this case, the compressive stress film is preferably an insulating film. Preferably, the diaphragm is a laminated film of a silicon nitride film and a silicon oxide film. Further, it is preferable that the diaphragm is a titanium nitride film, a high-temperature metal film, a polysilicon film, or a laminated film of a film of a combination of two or more thereof and a silicon oxide film.

【0020】上記本発明に係る各液滴吐出ヘッドは、吐
出密度が300dpi以上である場合に特に有効であ
る。また、振動板の引張り応力が1E+11(dyne
/cm 2)を越えないことが好ましい。なお、「1E+
11」は「1×1011」と同じ意味である。さらに、振
動板の流路側表面はシリコンに高濃度ボロンを拡散した
層よりも高い接液性を有していることが好ましい。さら
にまた、振動板の厚さが0.3μm〜1.5μm厚のシ
リコン振動板と同等の剛性を有する範囲内にあることが
好ましい。
Each of the droplet discharge heads according to the present invention has a
Especially effective when the output density is 300 dpi or more.
You. Further, the tensile stress of the diaphragm is 1E + 11 (dyne
/ Cm Two) Is preferably not exceeded. In addition, "1E +
11 ”is“ 1 × 1011Has the same meaning as In addition,
High-concentration boron diffused into silicon on the channel side surface of the moving plate
It preferably has a higher liquid contact property than the layer. Further
In addition, the diaphragm has a thickness of 0.3 μm to 1.5 μm.
It must be within the range having the same rigidity as the recon diaphragm
preferable.

【0021】また、上記本発明に係る各液滴吐出ヘッド
は、振動板に対向する電極を有し、振動板を静電力で変
位させることで液滴を吐出させる構成とすることができ
る。或いは、振動板を変形させる電気機械変換素子を有
し、この電気機械変換素子の変位で振動板を変位させる
ことで液滴を吐出させる構成とすることができる。
Further, each of the droplet discharge heads according to the present invention has an electrode facing the diaphragm, and can be configured to discharge droplets by displacing the diaphragm with electrostatic force. Alternatively, an electromechanical transducer that deforms the diaphragm may be provided, and the diaphragm may be displaced by the displacement of the electromechanical transducer to discharge droplets.

【0022】本発明に係るインクジェット記録装置は、
インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通するイ
ンク流路と、このインク流路内のインクを加圧する圧力
発生手段とを有するインクジェットヘッドが本発明に係
る液滴吐出ヘッドである構成としたものである。
The ink jet recording apparatus according to the present invention comprises:
An ink jet head having a nozzle for discharging ink droplets, an ink flow path communicating with the nozzle, and pressure generating means for pressurizing ink in the ink flow path is configured to be a droplet discharge head according to the present invention. Things.

【0023】本発明に係るマイクロアクチュエータは、
振動板と、この振動板を変形させる駆動手段とを備え、
振動板が全体で引張り応力性を有する構成としたもので
ある。ここで、振動板は絶縁性膜、絶縁性膜の積層膜、
導電性膜、導電性膜の積層膜又は絶縁性膜と導電性膜と
の積層膜とすることができる。
The microactuator according to the present invention comprises:
A diaphragm, and a driving unit for deforming the diaphragm,
The diaphragm has a configuration having tensile stress properties as a whole. Here, the diaphragm is an insulating film, a laminated film of insulating films,
A conductive film, a stacked film of conductive films, or a stacked film of an insulating film and a conductive film can be used.

【0024】本発明に係るマイクロアクチュエータは、
振動板と、この振動板を変形させる駆動手段とを備え、
振動板が引張り応力性の膜と圧縮応力性の膜との積層膜
であり、全体で引張り応力性を有する構成としたもので
ある。
The microactuator according to the present invention comprises:
A diaphragm, and a driving unit for deforming the diaphragm,
The diaphragm is a laminated film of a tensile stress film and a compressive stress film, and has a structure having tensile stress as a whole.

【0025】上記本発明に係るマイクロアクチュエータ
は、振動板の引張り応力が1E+11(dyne/cm
2)を越えないことが好ましい。また、振動板の厚さが
0.3μm〜1.5μm厚のシリコン振動板と同等の剛
性を有する範囲内にあることが好ましい。さらに、振動
板に対向する電極を有し、振動板を静電力で変位させる
構成とすることが好ましい。
In the microactuator according to the present invention, the diaphragm has a tensile stress of 1E + 11 (dyne / cm).
It is preferable not to exceed 2 ). Further, it is preferable that the thickness of the diaphragm is within a range having a rigidity equivalent to that of a silicon diaphragm having a thickness of 0.3 μm to 1.5 μm. Further, it is preferable that an electrode facing the diaphragm is provided, and the diaphragm is displaced by electrostatic force.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図1は本発明に係るインクジ
ェット記録装置の機構部の概略斜視説明図、図2は同機
構部の側面説明図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic perspective explanatory view of a mechanism of an ink jet recording apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a side explanatory view of the mechanism.

【0027】このインクジェット記録装置は、記録装置
本体1の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キ
ャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなる記録
ヘッド、記録ヘッドへのインクを供給するインクカート
リッジ等で構成される印字機構部2等を収納し、装置本
体1の下方部には前方側から多数枚の用紙3を積載可能
な給紙カセット(或いは給紙トレイでもよい。)4を抜
き差し自在に装着することができ、また、用紙3を手差
しで給紙するための手差しトレイ5を開倒することがで
き、給紙カセット4或いは手差しトレイ5から給送され
る用紙3を取り込み、印字機構部2によって所要の画像
を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ6に排紙
する。
This ink jet recording apparatus includes a carriage movable in the main scanning direction inside the recording apparatus main body 1, a recording head including an ink jet head mounted on the carriage, an ink cartridge for supplying ink to the recording head, and the like. A paper feed cassette (or a paper feed tray) 4 capable of loading a large number of sheets 3 from the front side is detachably attached to a lower portion of the apparatus main body 1. In addition, the manual tray 5 for manually feeding the paper 3 can be opened, and the paper 3 fed from the paper feed cassette 4 or the manual tray 5 is taken in. After recording the image, the sheet is discharged to the sheet discharge tray 6 mounted on the rear side.

【0028】印字機構部2は、図示しない左右の側板に
横架したガイド部材である主ガイドロッド11と従ガイ
ドロッド12とでキャリッジ13を主走査方向(図2で
紙面垂直方向)に摺動自在に保持し、このキャリッジ1
3にはイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ
(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する
本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッ
ドからなるヘッド14をインク滴吐出方向を下方に向け
て装着し、キャリッジ13の上側にはヘッド14に各色
のインクを供給するための各インクタンク(インクカー
トリッジ)15を交換可能に装着している。
The printing mechanism 2 slides the carriage 13 in the main scanning direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 2) by a main guide rod 11 and a sub guide rod 12 which are guide members which are horizontally mounted on left and right side plates (not shown). This carriage 1
Reference numeral 3 denotes a head 14 which is an ink-jet head which is a liquid-jet head according to the present invention which discharges ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk). The ink tank (ink cartridge) 15 for supplying ink of each color to the head 14 is exchangeably mounted on the upper side of the carriage 13.

【0029】ここで、キャリッジ13は後方側(用紙搬
送方向下流側)を主ガイドロッド11に摺動自在に嵌装
し、前方側(用紙搬送方向下流側)を従ガイドロッド1
2に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ
13を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ1
7で回転駆動される駆動プーリ18と従動プーリ19と
の間にタイミングベルト20を張装し、このタイミング
ベルト20をキャリッジ13に固定している。また、記
録ヘッドとしてここでは各色のヘッド14を用いている
が、各色のインク滴を吐出するノズルを有する1個のヘ
ッドでもよい。
Here, the carriage 13 is slidably fitted to the main guide rod 11 on the rear side (downstream side in the paper transport direction), and the front side (downstream side in the paper transport direction) of the slave guide rod 1.
2 slidably mounted. The main scanning motor 1 is moved to scan the carriage 13 in the main scanning direction.
A timing belt 20 is stretched between a driving pulley 18 and a driven pulley 19, which are driven to rotate by 7, and the timing belt 20 is fixed to the carriage 13. Further, although the heads 14 of each color are used here as the recording head, a single head having nozzles for ejecting ink droplets of each color may be used.

【0030】一方、給紙カセット4にセットした用紙3
をヘッド14の下方側に搬送するために、給紙カセット
4から用紙3を分離給装する給紙ローラ21及びフリク
ションパッド22と、用紙3を案内するガイド部材23
と、給紙された用紙3を反転させて搬送する搬送ローラ
24と、この搬送ローラ24の周面に押し付けられる搬
送コロ25及び搬送ローラ24からの用紙3の送り出し
角度を規定する先端コロ26とを設けている。搬送ロー
ラ24は副走査モータ27によってギヤ列を介して回転
駆動される。
On the other hand, the paper 3 set in the paper feed cassette 4
Roller 21 and a friction pad 22 for separating and feeding the paper 3 from the paper feed cassette 4 and a guide member 23 for guiding the paper 3
A transport roller 24 that reverses and transports the fed paper 3, a transport roller 25 that is pressed against the peripheral surface of the transport roller 24, and a tip roller 26 that defines an angle at which the paper 3 is fed from the transport roller 24. Is provided. The transport roller 24 is driven to rotate by a sub-scanning motor 27 via a gear train.

【0031】そして、キャリッジ13の主走査方向の移
動範囲に対応して搬送ローラ24から送り出された用紙
3を記録ヘッド14の下方側で案内する用紙ガイド部材
である印写受け部材29を設けている。この印写受け部
材29の用紙搬送方向下流側には、用紙3を排紙方向へ
送り出すために回転駆動される搬送コロ31、拍車32
を設け、さらに用紙3を排紙トレイ6に送り出す排紙ロ
ーラ33及び拍車34と、排紙経路を形成するガイド部
材35,36とを配設している。
A print receiving member 29 is provided as a paper guide member for guiding the paper 3 fed from the transport roller 24 below the recording head 14 in accordance with the moving range of the carriage 13 in the main scanning direction. I have. On the downstream side of the printing receiving member 29 in the sheet conveying direction, a conveying roller 31 and a spur 32, which are driven to rotate in order to send out the sheet 3 in the sheet discharging direction.
And a paper discharge roller 33 and a spur 34 for feeding the paper 3 to the paper discharge tray 6 and guide members 35 and 36 for forming a paper discharge path.

【0032】また、キャリッジ13の移動方向右端側に
はヘッド14の信頼性を維持、回復するための信頼性維
持回復機構(以下「サブシステム」という。)37を配
置している。キャリッジ13は印字待機中にはこのサブ
システム37側に移動されてキャッピング手段などでヘ
ッド14をキャッピングされる。
A reliability maintenance / recovery mechanism (hereinafter referred to as a "subsystem") 37 for maintaining and recovering the reliability of the head 14 is disposed on the right end side in the moving direction of the carriage 13. The carriage 13 is moved to the subsystem 37 side during printing standby, and the head 14 is capped by capping means or the like.

【0033】次に、このインクジェット記録装置のヘッ
ド14を構成する本発明に係るマイクロアクチュエータ
を含む本発明の第1実施形態に係るインクジェットヘッ
ドについて図3乃至図7を参照して説明する。なお、図
3は同ヘッドの分解斜視説明図、図4は同ヘッドの振動
板長手方向の断面説明図、図5は図4の要部拡大図、図
6は同ヘッドの振動板短手方向の拡大断面説明図、図7
は同ヘッドを透過状態で示す要部平面説明図である。
Next, the ink jet head according to the first embodiment of the present invention including the microactuator according to the present invention, which constitutes the head 14 of the ink jet recording apparatus, will be described with reference to FIGS. 3 is an exploded perspective view of the head, FIG. 4 is a cross-sectional view of the head in the longitudinal direction of the diaphragm, FIG. 5 is an enlarged view of a main part of FIG. 4, and FIG. 7 is an enlarged sectional explanatory view of FIG.
FIG. 3 is an explanatory plan view of a main part showing the head in a transmission state.

【0034】インクジェットヘッド40は、単結晶シリ
コン基板、SOI基板などのシリコン基板等を用いた流
路基板(液室基板又は第1基板ともいう。)41と、こ
の流路基板41の下面に設けた振動板42と、流路基板
41の下側に振動板42を介して設けたシリコン基板、
パイレックス(登録商標)ガラス基板、セラミックス基
板等を用いた電極基板43と、流路基板41の上側に設
けたノズル板44とを備え、インク滴を吐出する複数の
ノズル45、各ノズル45が連通するインク流路である
加圧室46、各加圧室46にインク供給路を兼ねた流体
抵抗部47を介して連通する共通液室48などを形成し
ている。
The ink jet head 40 is provided on a flow path substrate (also referred to as a liquid chamber substrate or a first substrate) 41 using a silicon substrate such as a single crystal silicon substrate or an SOI substrate, and provided on the lower surface of the flow path substrate 41. A vibrating plate 42, a silicon substrate provided below the flow path substrate 41 via the vibrating plate 42,
An electrode substrate 43 using a Pyrex (registered trademark) glass substrate, a ceramic substrate, or the like, and a nozzle plate 44 provided above the flow path substrate 41 are provided. A pressurizing chamber 46 serving as an ink flow path, and a common liquid chamber 48 communicating with each pressurizing chamber 46 via a fluid resistance part 47 also serving as an ink supply path are formed.

【0035】流路基板41にはノズル45が連通する複
数の液流路である加圧室46及びこの加圧室46の底面
となる振動板42を形成し、ノズル板44には流体抵抗
部47を形成する溝を形成し、また流路基板41と電極
基板43には共通液室48を形成する貫通部を形成して
いる。
A pressure chamber 46, which is a plurality of liquid flow paths to which a nozzle 45 communicates, and a vibration plate 42 serving as a bottom surface of the pressure chamber 46 are formed in the flow path substrate 41. A groove for forming a common liquid chamber 48 is formed in the channel substrate 41 and the electrode substrate 43.

【0036】ここで、液流路である加圧室46の壁面を
形成する振動板42は、全体として引張り応力性を有し
ている。また、振動板42の厚さは、ここでは300d
piイ状のノズルピッチ(吐出密度)を得るために0.
3μm〜1.5μmの範囲内で選択した任意の値にして
いる。さらに、振動板42全体の引張り応力は、応力に
よる破損が生じないように1E+11(dyne/cm
2)を越えない値に収まるようにしている。なお、「1
E+11」は「1×1011」の意味である。
Here, the diaphragm 42 forming the wall surface of the pressurizing chamber 46, which is a liquid flow path, has tensile stress as a whole. The thickness of the diaphragm 42 is 300 d in this case.
In order to obtain a pi-shaped nozzle pitch (discharge density), the nozzle pitch is set to 0.
It has an arbitrary value selected from the range of 3 μm to 1.5 μm. Further, the tensile stress of the entire diaphragm 42 is set to 1E + 11 (dyne / cm 2) so as not to cause breakage due to the stress.
2 ) It should be within the value not exceeding. Note that "1
“E + 11” means “1 × 10 11 ”.

【0037】この振動板42は、単層構造でも複層構造
でもよく、複層構造にする場合引張り応力性の膜と圧縮
応力性の膜との積層膜とすることができ、また、絶縁性
膜、導電性膜、絶縁性膜の積層膜、導電性膜の積層膜、
絶縁性膜と導電性膜との積層膜のいずれでもよい。
The diaphragm 42 may have a single-layer structure or a multi-layer structure. When the vibration plate 42 has a multi-layer structure, it can be a laminated film of a tensile stress film and a compressive stress film. Film, conductive film, laminated film of insulating film, laminated film of conductive film,
Any of a stacked film of an insulating film and a conductive film may be used.

【0038】ここで、絶縁性膜としてはシリコン窒化膜
(引張り応力性)、引張り応力性の膜と圧縮応力性の膜
との積層膜でもある絶縁性膜の積層膜としてはシリコン
窒化膜とシリコン酸化膜(圧縮応力性)或いはシリコン
窒化膜とボロンガラス(圧縮応力性)とを積層したもの
などを挙げることができる。導電性膜又は導電性膜の積
層膜としては、例えばチタン窒化(TiN)膜、ポリシ
リコン膜、或いはTi、W、Moなどの高温金属膜、こ
れらの膜の組み合わせを挙げることができる。また、引
張り応力性の膜と圧縮応力性の膜との積層膜ともなる絶
縁性膜と導電性膜の積層膜としては、上記シリコン窒化
膜、シリコン酸化膜、ボロンガラス、チタン窒化(Ti
N)膜、ポリシリコン膜、或いはTi、W、Moなどの
高温金属膜の組み合わせを挙げることができる。
Here, a silicon nitride film (tensile stress) as an insulating film, a silicon nitride film and a silicon nitride film as a laminated film of an insulating film which is also a laminated film of a tensile stress film and a compressive stress film. An oxide film (compressive stress) or a laminate of a silicon nitride film and boron glass (compressive stress) can be given. Examples of the conductive film or the laminated film of the conductive film include a titanium nitride (TiN) film, a polysilicon film, a high-temperature metal film such as Ti, W, and Mo, and a combination of these films. Further, as a laminated film of an insulating film and a conductive film which is also a laminated film of a tensile stress film and a compressive stress film, the above-mentioned silicon nitride film, silicon oxide film, boron glass, titanium nitride (Ti
N) films, polysilicon films, or combinations of high-temperature metal films such as Ti, W, and Mo.

【0039】また、振動板42に絶縁性膜又は絶縁性膜
の積層膜を用いる場合には、振動板42の表面又は内部
(積層膜間)に電極膜を形成する。この電極膜として
は、上述した導電性膜(引張り応力性を有するものに限
らない)として用いた、チタン窒化(TiN)、ポリシ
リコン、或いはTi、W、Moなどの高温金属膜などを
用いることができる。
When an insulating film or a laminated film of insulating films is used for the diaphragm 42, an electrode film is formed on the surface or inside (between the laminated films) of the diaphragm 42. As the electrode film, use is made of titanium nitride (TiN), polysilicon, or a high-temperature metal film of Ti, W, Mo, or the like, which is used as the above-described conductive film (not limited to one having a tensile stress property). Can be.

【0040】また、電極基板43にはシリコン酸化膜
(層)43aを形成し、この酸化膜43aの部分に凹部
54を形成して、この凹部54底面に振動板42に対向
する電極55を設け、振動板42と電極55との間に
1.0μm程度以下のギャップ56を形成し、これらの
振動板42と電極55とによって本発明に係るマイクロ
アクチュエータを構成している。
A silicon oxide film (layer) 43a is formed on the electrode substrate 43, a concave portion 54 is formed in the portion of the oxide film 43a, and an electrode 55 facing the diaphragm 42 is provided on the bottom surface of the concave portion 54. A gap 56 of about 1.0 μm or less is formed between the diaphragm 42 and the electrode 55, and the diaphragm 42 and the electrode 55 constitute a microactuator according to the present invention.

【0041】ここで、電極基板43の凹部54は図4に
も示すように振動板短手方向で断面形状が傾斜面を有す
る形状とし、この凹部54の底面に電極55を形成する
ことにより、振動板42と電極55とを振動板短手方向
で非平行状態で対向させている。なお、このように非平
行な振動板42と電極55との間に形成されるギャップ
56を非平行ギャップと称する。もちろん、振動板42
と電極55とを平行な状態で対向させることもできる
し、振動板長手方向で非平行ギャップとすることもでき
る。
Here, as shown in FIG. 4, the concave portion 54 of the electrode substrate 43 has a cross-sectional shape having an inclined surface in the transverse direction of the diaphragm, and an electrode 55 is formed on the bottom surface of the concave portion 54 to form The diaphragm 42 and the electrode 55 are opposed to each other in a non-parallel state in the short direction of the diaphragm. The gap 56 formed between the non-parallel diaphragm 42 and the electrode 55 is referred to as a non-parallel gap. Of course, the diaphragm 42
The electrode 55 and the electrode 55 can be opposed to each other in a parallel state, or can be a non-parallel gap in the longitudinal direction of the diaphragm.

【0042】また、電極55は外部に延設して外部駆動
回路に接続された接続手段と接続するための接続部(電
極取り出し部)55aとしている。なお、電極55表面
にはSiO2膜などの酸化膜系絶縁膜、Si34膜などの
窒化膜系絶縁膜からなる電極保護膜57を成膜している
が、電極表面55に電極保護膜57を形成しないで、振
動板42側に絶縁膜を形成することもできる。
The electrode 55 is provided as a connecting portion (electrode take-out portion) 55a which extends to the outside and is connected to a connecting means connected to an external driving circuit. An electrode protection film 57 made of an oxide-based insulating film such as a SiO 2 film or a nitride-based insulating film such as a Si 3 N 4 film is formed on the surface of the electrode 55. Instead of forming the film 57, an insulating film can be formed on the diaphragm 42 side.

【0043】この電極基板43として単結晶シリコン基
板を用いる場合には通常のシリコンウエハーを用いるこ
とができる。その厚さはシリコンウエハーの直径で異な
るが、直径4インチのシリコンウエハーであれば厚さが
500μm程度、直径6インチのシリコンウエハーであ
れば厚さは600μm程度であることが多い。シリコン
ウエハー以外の材料を選択する場合には、流路基板のシ
リコンと熱膨張係数の差が小さい方が振動板と接合する
場合に信頼性を向上できる。
When a single crystal silicon substrate is used as the electrode substrate 43, a normal silicon wafer can be used. The thickness varies depending on the diameter of the silicon wafer, but in the case of a 4-inch diameter silicon wafer, the thickness is about 500 μm, and in the case of a 6-inch diameter silicon wafer, the thickness is often about 600 μm. When a material other than the silicon wafer is selected, the smaller the difference in thermal expansion coefficient from silicon of the flow path substrate, the more the reliability can be improved when bonding to the diaphragm.

【0044】これらの流路基板41の振動板42と電極
基板43との接合は、ギャップ56を高精度に確保する
ため、より信頼性の高い物理的な接合、例えば電極基板
43がシリコンで形成される場合、酸化膜を介した直接
接合法を用いて接合する。この直接接合は500〜12
00℃程度の高温下で実施する。シリコンの直接接合
は、温度の高い方が接合強度が高く、接合面に接合不良
である空隙(ボイド)が発生しにくいので、この点では
振動板42にシリコン窒化膜或いはシリコン窒化膜と酸
化膜の積層膜を用いるのが好ましい。特にシリコン窒化
膜或いはシリコン窒化膜と酸化膜の積層膜を用いること
で、アルカリ系のインクに対するインク接液性に優れて
いるので、長期間の安定した駆動を行うことができる。
The bonding between the vibration plate 42 of the flow path substrate 41 and the electrode substrate 43 is performed in order to secure the gap 56 with high accuracy, so that a more reliable physical connection, for example, the electrode substrate 43 is formed of silicon. In this case, bonding is performed using a direct bonding method via an oxide film. This direct bonding is 500-12
It is carried out at a high temperature of about 00 ° C. In the direct bonding of silicon, the higher the temperature, the higher the bonding strength, and it is difficult to generate voids (poor bonding) at the bonding surface, so that in this respect, the vibration plate 42 has a silicon nitride film or a silicon nitride film and an oxide film. Is preferably used. In particular, by using a silicon nitride film or a laminated film of a silicon nitride film and an oxide film, the ink contact property with the alkaline ink is excellent, so that long-term stable driving can be performed.

【0045】また、電極基板43としてパイレックス
(硼珪酸ガラス)などのガラスを用いた場合、陽極接合
を行うことができる。電極基板43をシリコンで形成し
て、陽極接合を行う場合には、電極基板43と振動板4
2との間にパイレックスガラスを成膜し、この膜を介し
て陽極接合を行うこともできる。さらに、振動板42と
電極基板43にシリコン基板を使用して金等のバインダ
ーを接合面に介在させた共晶接合で接合することもでき
る。
When a glass such as Pyrex (borosilicate glass) is used as the electrode substrate 43, anodic bonding can be performed. When the electrode substrate 43 is formed of silicon and anodic bonding is performed, the electrode substrate 43 and the diaphragm 4
Pyrex glass may be formed between the first and second films, and anodic bonding may be performed via this film. Further, the vibration plate 42 and the electrode substrate 43 can be bonded by eutectic bonding in which a binder such as gold is interposed between bonding surfaces using a silicon substrate.

【0046】また、電極基板43の電極55としては、
通常半導体素子の形成プロセスで一般的に用いられるA
l、Cr、Ni等の金属材料や、Ti、TiN、W等の
高融点金属、または不純物により低抵抗化した多結晶シ
リコン材料などを用いることができる。電極基板43を
シリコンウエハで形成する場合には、電極基板43と電
極55との間には絶縁層(上述した酸化膜層43a)を
形成する必要がある。電極基板43にガラス基板、セラ
ミック基板等の絶縁性材料を用いる場合には電極55と
の間に絶縁層を形成する必要はない。
The electrode 55 of the electrode substrate 43 is
A commonly used in the process of forming a semiconductor element
Metal materials such as l, Cr, and Ni, high melting point metals such as Ti, TiN, and W, and polycrystalline silicon materials whose resistance has been reduced by impurities can be used. When the electrode substrate 43 is formed of a silicon wafer, it is necessary to form an insulating layer (the above-described oxide film layer 43a) between the electrode substrate 43 and the electrode 55. When an insulating material such as a glass substrate or a ceramic substrate is used for the electrode substrate 43, it is not necessary to form an insulating layer between the electrode substrate 43 and the electrode 55.

【0047】また、電極基板43にシリコン基板を用い
る場合、電極55としては、不純物拡散領域を用いるこ
とができる。この場合、拡散に用いる不純物は基板シリ
コンの導電型と反対の導電型を示す不純物を用い、拡散
領域周辺にpn接合を形成し、電極55と電極基板43
とを電気的に絶縁する。
When a silicon substrate is used as the electrode substrate 43, an impurity diffusion region can be used as the electrode 55. In this case, the impurity used for diffusion is an impurity having a conductivity type opposite to the conductivity type of the substrate silicon, a pn junction is formed around the diffusion region, and the electrode 55 and the electrode substrate 43 are formed.
Are electrically insulated from each other.

【0048】ノズル板44には、多数のノズル45を形
成している。このノズル45のピッチは吐出密度で30
0dpiになるようにしている。また、ノズル板44に
は、共通液室48と加圧室46を連通するための流体抵
抗部47を形成する溝部を形成している。ここでは、こ
のノズル板44はNi電鋳、SUS、或いは高分子樹脂
層と金属層の複層構造のものなども用いることができ
る。
The nozzle plate 44 has a number of nozzles 45 formed thereon. The pitch of the nozzles 45 is 30 in terms of ejection density.
0 dpi. Further, the nozzle plate 44 has a groove for forming a fluid resistance part 47 for communicating the common liquid chamber 48 and the pressure chamber 46. Here, the nozzle plate 44 may be formed by Ni electroforming, SUS, or a multilayer structure of a polymer resin layer and a metal layer.

【0049】このノズル板44は、電極基板42よりも
大きく形成し、ノズル板44の一部がアクチュエータ部
材の電極取り出し部55aを覆うようにしている。この
ようにノズル板44をアクチュエータ部材よりも大きく
することにより、ノズル板43でアクチュエータ部材の
電極取り出し部55aを完全に覆うことができて、ノズ
ル板44上に滞留するインクが電極取り出し部55aの
部分に侵入することを確実に防止することができる。
The nozzle plate 44 is formed larger than the electrode substrate 42 so that a part of the nozzle plate 44 covers the electrode extraction portion 55a of the actuator member. By thus making the nozzle plate 44 larger than the actuator member, the nozzle plate 43 can completely cover the electrode lead-out portion 55a of the actuator member, and the ink staying on the nozzle plate 44 is removed from the electrode lead-out portion 55a. Intrusion into the part can be reliably prevented.

【0050】このインクジェットヘッド40ではノズル
44を二列配置し、この各ノズル44に対応して加圧室
46、振動板42、電極55なども二列配置し、各ノズ
ル列の中央部(ヘッド中央部)に共通液室48を配置し
て、共通液室48から左右の加圧室46にインクを振り
分けて供給する構成を採用している。これにより、各加
圧室46へのインク供給を均等に配分することができ、
各加圧室の駆動状態の緩衝をほとんど受けることなく、
均一なインク滴吐出特性を確保することができて、簡単
なヘッド構成で多数のノズルを有するマルチノズルヘッ
ドを構成することができる。
In the ink jet head 40, the nozzles 44 are arranged in two rows, and the pressurizing chamber 46, the vibration plate 42, the electrodes 55 and the like are arranged in two rows corresponding to the nozzles 44, respectively. A configuration is adopted in which a common liquid chamber 48 is disposed in the (center portion), and ink is distributed from the common liquid chamber 48 to the left and right pressurizing chambers 46 and supplied. Thereby, the ink supply to each pressurizing chamber 46 can be evenly distributed,
With almost no buffering of the driving state of each pressurizing chamber,
Uniform ink droplet ejection characteristics can be ensured, and a multi-nozzle head having a large number of nozzles can be configured with a simple head configuration.

【0051】そして、インクジェットヘッド40の電極
55に連続する電極取り出し部55aにヘッド駆動回路
であるドライバIC(駆動用ICチップ)60をワイヤ
ボンドによって搭載したFPCケーブル61を異方性導
電膜などを介して接続している。このとき、電極基板4
3とノズル板44との間(ギャップ56入口)を含めて
電極取り出し部55aとノズル板44との間は、図4及
び図5に示すようにエポキシ樹脂等の接着剤を用いたギ
ャップ封止剤62にて気密封止し、ギャップ56内に湿
気が侵入して振動板42が変位しなくなるのを防止して
いる。
Then, an FPC cable 61 in which a driver IC (driving IC chip) 60 as a head driving circuit is mounted by wire bonding on an electrode take-out portion 55a continuous with the electrode 55 of the ink jet head 40 is formed of an anisotropic conductive film or the like. Connected through. At this time, the electrode substrate 4
As shown in FIGS. 4 and 5, gap sealing using an adhesive such as epoxy resin is performed between the electrode extraction portion 55a and the nozzle plate 44, including the space between the nozzle plate 3 and the nozzle plate 44 (the entrance of the gap 56). The diaphragm 62 is hermetically sealed to prevent moisture from entering the gap 56 and preventing the diaphragm 42 from being displaced.

【0052】さらに、電極基板43及びノズル板44を
をフレーム部材65上に接着剤で接合している。また、
ノズル板44の端部とフレーム部材65との間はエポキ
シ樹脂等の接着剤を用いたギャップ封止剤68にて封止
接合し、撥水性を有するノズル板44表面のインクが電
極基板43やFPCケーブル61等に回り込むことを防
止している。
Further, the electrode substrate 43 and the nozzle plate 44 are joined on the frame member 65 with an adhesive. Also,
The end of the nozzle plate 44 and the frame member 65 are sealed and joined with a gap sealing agent 68 using an adhesive such as epoxy resin, and the ink on the surface of the nozzle plate 44 having water repellency is applied to the electrode substrate 43 or the like. It is prevented from wrapping around the FPC cable 61 and the like.

【0053】このフレーム部材65にはインクジェット
ヘッド40の共通液室48に外部からインクを供給する
ためのインク供給穴66を形成しており、またFPCケ
ーブル61等はフレーム部材65に形成した穴部67に
収納される。
The frame member 65 has an ink supply hole 66 for supplying ink from the outside to the common liquid chamber 48 of the ink jet head 40. The FPC cable 61 and the like have holes formed in the frame member 65. 67.

【0054】そして、このヘッド14のフレーム部材6
5にはインクカートリッジ15とのジョイント部材70
が連結されて、フレーム部材65に熱融着したフィルタ
71を介してインクカートリッジ15からインク供給穴
66を通じて共通液室48にインクが供給される。
The frame member 6 of the head 14
5 includes a joint member 70 with the ink cartridge 15.
Are connected, and ink is supplied from the ink cartridge 15 to the common liquid chamber 48 through the ink supply hole 66 via the filter 71 thermally fused to the frame member 65.

【0055】このインクジェットヘッド40において
は、振動板42を共通電極とし、電極55を個別電極と
して、振動板42と電極55との間に駆動波形(駆動電
圧)を印加することによって、振動板42と電極55と
の間に発生する静電力によって振動板42が電極55側
に変形変位し、この状態から振動板42と電極55間の
電荷を放電させることによって振動板42が復帰変形し
て、加圧室46の内容積(体積)/圧力が変化すること
によって、ノズル45からインク滴が吐出される。
In the ink-jet head 40, the diaphragm 42 is used as a common electrode, the electrode 55 is used as an individual electrode, and a driving waveform (driving voltage) is applied between the diaphragm 42 and the electrode 55, whereby the diaphragm 42 is used. The diaphragm 42 is deformed and displaced toward the electrode 55 due to an electrostatic force generated between the diaphragm 55 and the electrode 55, and the diaphragm 42 is returned and deformed by discharging electric charges between the diaphragm 42 and the electrode 55 from this state, When the internal volume (volume) / pressure of the pressurizing chamber 46 changes, ink droplets are ejected from the nozzle 45.

【0056】ここで、このインクジェットヘッド40に
おける振動板42は全体として引張り応力性を有してい
るので、無負荷時(駆動波形を印加しない状態)で変形
することがなく、微小ギャップ(0.5μm程度)を安
定して確保することができるとともに、振動板42の厚
みを薄膜化(0.3〜1.5μm厚のシリコン振動板に
相当する剛性を有する厚さ)にすることができて、吐出
密度300dpi以上で配置しても低電圧で十分な吐出
特性を得ることができる。これにより、吐出密度300
dpi以上の高密度ヘッドを得ることができる。
Since the vibration plate 42 of the ink-jet head 40 has tensile stress as a whole, it does not deform when there is no load (in a state where no driving waveform is applied), and the small gap (0. (About 5 μm) can be stably secured, and the thickness of the diaphragm 42 can be reduced (thickness having a rigidity corresponding to a silicon diaphragm having a thickness of 0.3 to 1.5 μm). Even if the discharge density is 300 dpi or more, sufficient discharge characteristics can be obtained at a low voltage. As a result, a discharge density of 300
A high density head of dpi or more can be obtained.

【0057】これに対して、図8に示すように従来用い
られている圧縮応力性の振動板72を用いて薄膜化する
と、駆動波形を印加しない状態でも、振動板72は振動
板72’で示すように吐出室側或いは電極基板側のいず
れかに変形してしまい、微小ギャップを維持することが
困難になるとともに、振動板72の定常状態が一定でな
いために各チャンネル間での吐出特性にバラツキが生じ
ることになる。
On the other hand, as shown in FIG. 8, when a thin film is formed by using a conventionally used compressive stress diaphragm 72, the diaphragm 72 remains on the diaphragm 72 'even when no drive waveform is applied. As shown in the figure, it is deformed to either the discharge chamber side or the electrode substrate side, making it difficult to maintain a small gap. In addition, since the steady state of the diaphragm 72 is not constant, the discharge characteristics between the channels are reduced. Variations will occur.

【0058】また、シリコン基板の一部を残存して形成
する従来のシリコン振動板(固体振動板)において、耐
インク性を得る目的等で表面を酸化した場合、酸化膜が
厚いと変形してしまうことを確認している。例えば、2
μmのシリコン板に0.2μm程度の酸化膜を形成した
場合には、0.02〜0.2μm程度の撓みが発生す
る。この撓み量はギャップ長1μm以下のアクチュエー
タを形成する場合に致命的な変形量である。シリコン基
板の一部を残存して形成する従来のシリコン振動板の場
合、1.5μm程度以下の厚さを制御性良く形成するこ
と自体が極めて難しい上、振動板全体が圧縮応力性を持
つような構成(たわみの問題)になると、その実現が一
層困難になる。
In a conventional silicon vibration plate (solid vibration plate) formed by leaving a part of the silicon substrate, if the surface is oxidized for the purpose of obtaining ink resistance or the like, if the oxide film is thick, it is deformed. I'm sure it will. For example, 2
When an oxide film of about 0.2 μm is formed on a silicon plate of μm, bending of about 0.02 to 0.2 μm occurs. This bending amount is a fatal deformation amount when an actuator having a gap length of 1 μm or less is formed. In the case of a conventional silicon diaphragm formed by leaving a part of a silicon substrate, it is extremely difficult to form a thickness of about 1.5 μm or less with good controllability, and the whole diaphragm has a compressive stress property. With a complicated configuration (deflection problem), its realization becomes more difficult.

【0059】次に、本発明の第2実施形態に係るインク
ジェットヘッドについて図9乃至図11を参照して説明
する。なお、図9は同ヘッドの平面説明図、図10は図
9のA−A線に沿う振動板長手方向の断面説明図、図1
1は図9のB−B線に沿う振動板短手方向の断面説明図
である。
Next, an ink jet head according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is an explanatory plan view of the head, FIG. 10 is an explanatory sectional view in the longitudinal direction of the diaphragm along the line AA in FIG.
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of the diaphragm in the lateral direction along the line BB in FIG.

【0060】このインクジェットヘッドは、ノズル45
を一列で配置し、また、電極基板42の凹部54の底面
を振動板42と平行に形成し、この凹部54の底面に電
極55を形成することで、振動板42と電極55とを平
行に配置してギャップ56を平行ギャップとしたもので
ある。なお、その他の構成は前記第1実施形態と同様で
あるので、説明を省略する。
This ink jet head has a nozzle 45
Are arranged in a line, and the bottom surface of the concave portion 54 of the electrode substrate 42 is formed in parallel with the diaphragm 42, and the electrode 55 is formed on the bottom surface of the concave portion 54. The gap 56 is arranged as a parallel gap. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.

【0061】次に、本発明に係るマイクロアクチュエー
タを含む本発明の第3乃至第15実施形態に係るインク
ジェットヘッドについて図12乃至図24を参照して説
明する。なお、各図はいずれも流路基板と振動板の部分
を示す要部断面説明図である。その他の部分はいずれも
前記第1実施形態或いは第2実施形態の構成を適用でき
る。
Next, ink jet heads according to the third to fifteenth embodiments of the present invention including the microactuator according to the present invention will be described with reference to FIGS. Each drawing is a cross-sectional explanatory view of a main part showing a portion of a flow path substrate and a diaphragm. The configuration of the first embodiment or the second embodiment can be applied to all other portions.

【0062】図12に示す第3実施形態は、振動板42
を引張り応力性を有する絶縁性膜であるシリコン窒化膜
81で形成したものであり、振動板42全体として引張
り応力性を有している。なお、シリコン窒化膜81自体
は絶縁膜であって電極として機能できないので、静電力
を用いる場合には別途電極膜を形成する(以後の実施形
態についても同様である。)。
The third embodiment shown in FIG.
Is formed of a silicon nitride film 81 which is an insulating film having a tensile stress, and the diaphragm 42 has a tensile stress as a whole. Since the silicon nitride film 81 itself is an insulating film and cannot function as an electrode, an additional electrode film is formed when electrostatic force is used (the same applies to the following embodiments).

【0063】このシリコン窒化膜81は、例えばCVD
(Chemical-Vaper-Deposition)法によって形成するこ
とができる。CVD法としては減圧CVD法とプラズマ
CVD法が知られているが、減圧CVD法で成膜した膜
の方がプラズマCVD法で成膜した膜よりも引張り応力
が大きくなる。
The silicon nitride film 81 is formed, for example, by CVD.
(Chemical-Vaper-Deposition) method. As the CVD method, a low pressure CVD method and a plasma CVD method are known, but a film formed by the low pressure CVD method has a larger tensile stress than a film formed by the plasma CVD method.

【0064】また、引張り応力の絶対値は同じ成膜方法
を用いても成膜条件で異なる。この場合、引張り応力が
大きすぎると、流路基板41に反りを与えたり、振動板
剛性に大きな影響を与えたり、その膜がメンブレン(振
動板)状態になったときに破損するなどするため、適切
な応力値に設定する。
The absolute value of the tensile stress differs depending on the film forming conditions even if the same film forming method is used. In this case, if the tensile stress is too large, the flow path substrate 41 may be warped, the rigidity of the diaphragm may be significantly affected, or the membrane may be damaged when the membrane enters a membrane (diaphragm) state. Set an appropriate stress value.

【0065】図13に示す第4実施形態は、流路基板4
1にエッチングストップ用のバッファ酸化膜82を形成
し、振動板42を引張り応力性を有する絶縁膜であるシ
リコン窒化膜81と圧縮応力性を有する絶縁性膜である
シリコン酸化膜(層)83の積層膜で形成したものであ
り、振動板42全体としては引張り応力性を有してい
る。すなわち、シリコン窒化膜81の引張り応力をシリ
コン酸化膜83の圧縮応力で緩和しながら全体としては
引張り応力性の膜としたものである。
The fourth embodiment shown in FIG.
1, a buffer oxide film 82 for etching stop is formed, and the vibration plate 42 is formed of a silicon nitride film 81 which is an insulating film having tensile stress and a silicon oxide film (layer) 83 which is an insulating film having compressive stress. The vibration plate 42 has tensile stress as a whole. That is, the tensile stress of the silicon nitride film 81 is relaxed by the compressive stress of the silicon oxide film 83, and the film as a whole has a tensile stress.

【0066】このように、引張り応力性を有する絶縁膜
膜と圧縮応力性を有する絶縁膜とを組み合わせること
で、引張り応力を圧縮応力で緩和することができて、振
動板42全体として適度な引張り応力を容易に得ること
ができる。
As described above, by combining the insulating film film having the tensile stress property and the insulating film having the compressive stress property, the tensile stress can be reduced by the compressive stress. Stress can be easily obtained.

【0067】図14に示す第5実施形態は、振動板42
をバッファ酸化膜84(第4実施形態のバッファ酸化膜
82をそのまま残存させたものである。)とシリコン窒
化膜81とシリコン酸化膜83とシリコン窒化膜81と
の4層の積層膜で形成し、振動板42全体として引張り
応力性を有する膜としている。この場合も、酸化膜8
3、84とシリコン窒化膜81、81の組み合わせで振
動板42に全体として適度の引張り応力を容易に得るこ
とができる。
The fifth embodiment shown in FIG.
Is formed of a four-layered film of a buffer oxide film 84 (the buffer oxide film 82 of the fourth embodiment is left as it is), a silicon nitride film 81, a silicon oxide film 83, and a silicon nitride film 81. The diaphragm 42 is formed as a film having tensile stress properties as a whole. Also in this case, the oxide film 8
The combination of the silicon nitride films 81 and 81 and the silicon nitride films 81 and 81 makes it possible to easily obtain an appropriate tensile stress on the diaphragm 42 as a whole.

【0068】図15に示す第6実施形態は、振動板42
を引張り応力性を有するTiN膜、ポリシリコン膜、或
いはTi、W、Moなどの高温金属膜からなる導電性膜
85で形成したものであり、振動板42全体として引張
り応力性を有している。なお、導電性膜85を用いる場
合にシリコン基板との直接接合ができないときには、前
述したように陽極接合や共晶接合を用いれば良い。ま
た、導電性膜85を用いることで振動板42をそのまま
共通電極とすることができる。
The sixth embodiment shown in FIG.
Formed of a conductive film 85 made of a TiN film, a polysilicon film, or a high-temperature metal film such as Ti, W, or Mo having tensile stress, and the diaphragm 42 has tensile stress as a whole. . If direct bonding with the silicon substrate cannot be performed when the conductive film 85 is used, anodic bonding or eutectic bonding may be used as described above. Further, by using the conductive film 85, the diaphragm 42 can be used as a common electrode as it is.

【0069】図16に示す第7実施形態は、振動板42
を引張り応力性の絶縁性膜であるシリコン窒化膜81と
引張り応力性の導電性膜85との積層膜で形成したもの
であり、振動板42全体としても引張り応力性を有して
いる。この場合、絶縁性のシリコン窒化膜81を用いて
いるが導電性膜85を電極膜として使用することができ
る。
The seventh embodiment shown in FIG.
Is formed of a laminated film of a silicon nitride film 81 which is an insulating film having tensile stress and a conductive film 85 having tensile stress, and the diaphragm 42 also has tensile stress as a whole. In this case, the insulating silicon nitride film 81 is used, but the conductive film 85 can be used as an electrode film.

【0070】図17に示す第8実施形態は、振動板42
を引張り応力性の絶縁性膜であるシリコン窒化膜81と
引張り応力性の導電性膜85と圧縮応力性の絶縁性膜で
あるシリコン酸化膜83との積層膜で形成したものであ
り、振動板42全体として引張り応力性を有している。
The eighth embodiment shown in FIG.
Is formed by a laminated film of a silicon nitride film 81 which is an insulating film having tensile stress, a conductive film 85 having tensile stress and a silicon oxide film 83 which is an insulating film having compressive stress. 42 as a whole has tensile stress properties.

【0071】この場合もシリコン窒化膜81や導電性膜
85の引張り応力をシリコン酸化膜83の圧縮応力で緩
和して、振動板42全体としての所要の引張り応力を容
易に得ることができる。また、絶縁性膜であるシリコン
窒化膜81とシリコン酸化膜83との間に導電性膜85
をサンドイッチにしているので、導電性膜85を電極膜
(共通電極となる。)として使用することができ、しか
も導電性膜85と対向電極との接触をシリコン酸化膜8
3で防止することができる。
Also in this case, the tensile stress of the silicon nitride film 81 and the conductive film 85 is relaxed by the compressive stress of the silicon oxide film 83, so that the required tensile stress of the entire diaphragm 42 can be easily obtained. Further, a conductive film 85 is provided between the silicon nitride film 81 and the silicon oxide film 83 which are insulating films.
Are sandwiched, so that the conductive film 85 can be used as an electrode film (which becomes a common electrode), and the contact between the conductive film 85 and the counter electrode is made by the silicon oxide film 8.
3 can prevent it.

【0072】図18に示す第9実施形態は、流路基板4
1にエッチングストップ用のバッファ酸化膜82を形成
し、振動板42を第8実施形態と同様に引張り応力性の
絶縁性膜であるシリコン窒化膜81と導電性膜85と圧
縮応力性のシリコン酸化膜83との積層膜で形成したも
のである。
The ninth embodiment shown in FIG.
1, a buffer oxide film 82 for etching stop is formed, and the vibration plate 42 is formed by forming a silicon nitride film 81 which is an insulating film having tensile stress, a conductive film 85 and a silicon oxide film having compressive stress similarly to the eighth embodiment. It is formed by a laminated film with the film 83.

【0073】図19に示す第10実施形態は、振動板4
2を圧縮応力性の絶縁性膜であるシリコン酸化膜84
(第9実施形態のバッファ酸化膜82をそのまま残存さ
せたものである。)と引張り応力性の導電性膜85と引
張り応力性の絶縁性膜であるシリコン窒化膜81との積
層膜で形成し、振動板42全体として引張り応力性を有
しているものである
The tenth embodiment shown in FIG.
2 is a silicon oxide film 84 which is a compressive stress insulating film.
(The buffer oxide film 82 of the ninth embodiment is left as it is.), A laminated film of a conductive film 85 having tensile stress and a silicon nitride film 81 which is an insulating film having tensile stress. The diaphragm 42 has tensile stress as a whole.

【0074】この場合もシリコン窒化膜81や導電性膜
85の引張り応力をシリコン酸化膜84の圧縮応力で緩
和して、振動板42全体としての所要の引張り応力を容
易に得ることができる。また、絶縁性膜であるシリコン
酸化膜84とシリコン窒化膜81との間に導電性膜85
をサンドイッチにしているので、導電性膜85を電極膜
(共通電極となる。)として使用することができ、しか
も導電性膜85と対向電極との接触をシリコン窒化膜8
1で防止することができる。
Also in this case, the tensile stress of the silicon nitride film 81 and the conductive film 85 can be relaxed by the compressive stress of the silicon oxide film 84, and the required tensile stress of the entire diaphragm 42 can be easily obtained. Further, a conductive film 85 is provided between the silicon oxide film 84 and the silicon nitride film 81 which are insulating films.
Is sandwiched, so that the conductive film 85 can be used as an electrode film (which becomes a common electrode), and the contact between the conductive film 85 and the counter electrode is made by the silicon nitride film 8.
1 can prevent it.

【0075】図20に示す第11実施形態は、振動板4
2を引張り応力性の絶縁性膜であるシリコン窒化膜81
で形成して全体として引張り応力性を持たせ、振動板4
2を電極とするためにシリコン窒化膜81に電極膜であ
る導電層86を形成し、この導電層86は各ビット毎
(各チャンネル毎)に分離したものである。なお、導電
層86としては、上述したようなTiN膜、ポリシリコ
ン膜、或いはTi、W、Moなどの高温金属膜、その他
の前述した電極55と同様な材料を用いることができ
る。この場合、導電層86としては引張り応力性の導電
性膜に限るものではない。
The eleventh embodiment shown in FIG.
2 is a silicon nitride film 81 which is a tensile stress insulating film.
Formed to have tensile stress properties as a whole,
In order to use 2 as an electrode, a conductive layer 86 as an electrode film is formed on the silicon nitride film 81, and the conductive layer 86 is separated for each bit (each channel). As the conductive layer 86, a TiN film, a polysilicon film, a high-temperature metal film such as Ti, W, and Mo as described above, and other materials similar to those of the above-described electrode 55 can be used. In this case, the conductive layer 86 is not limited to a tensile stress conductive film.

【0076】このように振動板42側にビット毎に分割
した導電層86を設けることにより、電極基板側に個別
電極を設ける必要がなくなる。なお、前述した第9、第
10実施形態のように内部に電極膜を兼ねる導電性膜8
5を積層する場合にも同様にビット毎に分離することが
できる。
By providing the conductive layer 86 divided for each bit on the vibration plate 42 side, it is not necessary to provide an individual electrode on the electrode substrate side. Note that the conductive film 8 which also serves as an electrode film inside as in the ninth and tenth embodiments described above.
Similarly, when 5 is stacked, the bit can be separated for each bit.

【0077】図21に示す第12実施形態は、振動板4
2を引張り応力性の絶縁性膜であるシリコン窒化膜81
で形成して全体として引張り応力性を持たせ、振動板4
2を電極とするためにシリコン窒化膜81に各ビット毎
に分離した電極膜である導電層86を形成し、更にこの
導電層86を被覆する絶縁膜87を形成したものであ
る。なお、導電層86は引張り応力性の膜に限るもので
はなく、また絶縁膜87も圧縮応力性の膜に限るもので
はない。
The twelfth embodiment shown in FIG.
2 is a silicon nitride film 81 which is a tensile stress insulating film.
Formed to have tensile stress properties as a whole,
In order to use 2 as an electrode, a conductive layer 86 which is an electrode film separated for each bit is formed on the silicon nitride film 81, and an insulating film 87 covering the conductive layer 86 is further formed. The conductive layer 86 is not limited to a film having a tensile stress, and the insulating film 87 is not limited to a film having a compressive stress.

【0078】このように振動板42側にビット毎に分割
した導電層86を設けることにより、電極基板側に個別
電極を設ける必要がなくなるとともに、この導電層86
を被覆する絶縁膜87を形成することで、対向電極との
間の電気的接触(回路ショート、破壊)を防止すること
ができる。
By providing the conductive layer 86 divided for each bit on the vibration plate 42 side in this way, it is not necessary to provide an individual electrode on the electrode substrate side, and this conductive layer 86
Is formed, an electrical contact (short circuit, destruction) with the counter electrode can be prevented.

【0079】また、対向電極55のみに保護膜(絶縁
膜)57を形成した場合、残留電荷の発生が著しく多く
なることが確認されている。残留電荷とは、振動板42
が対向電極55側に接触したときに、そこに挟まれる保
護膜(絶縁膜)の表面、或いは界面、若しくは内部に電
荷が残留する現象である(絶縁膜が分極するという考え
もある。)。残留電荷のメカニズムには未だ不明な点が
多いが、振動板42と対向電極55の双方に保護膜(絶
縁膜)が形成されている場合において、アクチュエータ
駆動に支障がない範囲まで残留電荷が実用上抑制される
ことを確認している。すなわち、この実施形態のように
振動板42上に絶縁膜87を形成することで残留電荷の
発生を実用上抑制することができる。
Further, it has been confirmed that when the protective film (insulating film) 57 is formed only on the counter electrode 55, the generation of residual charges is significantly increased. The residual charge is the vibration plate 42
Is a phenomenon in which when an electrode comes into contact with the counter electrode 55, electric charges remain on the surface, interface, or inside of a protective film (insulating film) sandwiched therebetween (there is a thought that the insulating film is polarized). Although there are still many unknown mechanisms of the residual charge, when the protective film (insulating film) is formed on both the diaphragm 42 and the counter electrode 55, the residual charge is practically used to the extent that it does not hinder the driving of the actuator. Has been confirmed to be suppressed. That is, by forming the insulating film 87 on the diaphragm 42 as in this embodiment, the generation of residual charges can be practically suppressed.

【0080】図22に示す第13実施形態は、流路基板
41にバッファ酸化膜82を形成し、振動板42を引張
り応力性を有する絶縁性膜であるシリコン窒化膜81で
形成して全体として引張り応力性を持たせ、振動板42
を電極とするために各ビット(チャンネル)毎に分離
し、且つ、2つに分割した電極膜である導電層88、8
8を形成し、更に分割された導電層88、88間に振動
板42に導電層88よりも厚みのあるシリコン酸化膜な
どの絶縁膜89を形成したものである。また、振動板4
2の加圧室間隔壁に対応する部分にも絶縁膜79を設け
ている。
In the thirteenth embodiment shown in FIG. 22, a buffer oxide film 82 is formed on a flow path substrate 41, and a vibration plate 42 is formed of a silicon nitride film 81 which is an insulating film having a tensile stress. The diaphragm 42 has a tensile stress property.
Conductive layers 88 and 8 which are electrode films which are separated for each bit (channel) so that
8 and an insulating film 89 such as a silicon oxide film thicker than the conductive layer 88 is formed on the diaphragm 42 between the divided conductive layers 88 and 88. Also, the diaphragm 4
An insulating film 79 is also provided on a portion corresponding to the second pressure chamber spacing wall.

【0081】このように振動板42側にビット毎に分割
した導電層88を設けることにより、電極基板側に個別
電極を設ける必要がなくなるとともに、この導電層88
より厚みのある絶縁膜89を形成することで、対向電極
との間の電気的接触を防止することができ、残留電荷の
発生を低減できる。
By providing the conductive layer 88 divided for each bit on the vibration plate 42 side in this way, it is not necessary to provide an individual electrode on the electrode substrate side, and this conductive layer 88
By forming the insulating film 89 having a larger thickness, electrical contact with the counter electrode can be prevented, and generation of residual charge can be reduced.

【0082】図23に示す第14実施形態は、流路基板
41にバッファ酸化膜82を形成し、振動板42を引張
り応力性を有する絶縁性膜であるシリコン窒化膜81で
形成して全体として引張り応力性を持たせ、振動板42
を電極とするために各ビット(チャンネル)毎に分離
し、且つ、2つに分割した電極膜である導電層88、8
8を形成し、更に分割された導電層88、88間に振動
板42に導電層88よりも厚みのあるシリコン酸化膜な
どの絶縁膜89を形成したものである。そして、振動板
42の加圧室間隔壁に対応する部分に、振動板42と電
極55との間のギャップ56の長さを規定するギャップ
スペーサになるとともに電極基板43との接合部分とな
る絶縁膜90を設けている。
In the fourteenth embodiment shown in FIG. 23, a buffer oxide film 82 is formed on a flow path substrate 41, and a vibration plate 42 is formed of a silicon nitride film 81 which is an insulating film having tensile stress. The diaphragm 42 has a tensile stress property.
Conductive layers 88 and 8 which are electrode films which are separated for each bit (channel) so that
8 and an insulating film 89 such as a silicon oxide film thicker than the conductive layer 88 is formed on the diaphragm 42 between the divided conductive layers 88 and 88. In addition, a portion corresponding to the pressure chamber spacing wall of the vibration plate 42 serves as a gap spacer for defining the length of the gap 56 between the vibration plate 42 and the electrode 55 and an insulating portion serving as a joint portion with the electrode substrate 43. A film 90 is provided.

【0083】したがって、上記第13実施形態の作用効
果に加えて、電極基板43側にギャップ長を規定するた
めの凹部54を設ける必要がなくなり、平板状シリコン
基板をそのまま電極基板として使用することができる。
Therefore, in addition to the function and effect of the thirteenth embodiment, it is not necessary to provide the concave portion 54 for defining the gap length on the electrode substrate 43 side, and the flat silicon substrate can be used as it is as the electrode substrate. it can.

【0084】図24に示す第15実施形態は、上記第1
4実施形態に加えて、導電層88、88の保護膜を兼ね
る絶縁膜91を形成したものである。このようにするこ
とで、より確実に残留電荷を低減できる。
The fifteenth embodiment shown in FIG.
In addition to the fourth embodiment, an insulating film 91 also serving as a protective film for the conductive layers 88 and 88 is formed. By doing so, the residual charges can be more reliably reduced.

【0085】次に、本発明に係るマイクロアクチュエー
タを含む本発明の第16乃至第20実施形態に係るイン
クジェットヘッドについて図25乃至図29を参照して
説明する。なお、各図はいずれも振動板短手方向の断面
説明図である。
Next, ink jet heads including a microactuator according to the sixteenth to twentieth embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 25 to 29. In addition, each drawing is a cross-sectional explanatory view in the transverse direction of the diaphragm.

【0086】図25に示す第16実施形態は、振動板4
2として第12実施形態(図21)のものを使用し、シ
リコン基板からなる電極基板43にシリコン酸化層43
aを形成し、このシリコン酸化層43aにギャップ56
となる凹部54を電極保護膜(保護層)57となる部分
を残して形成して、この電極基板43上に上記振動板4
2等を接合している。
The sixteenth embodiment shown in FIG.
2 is used, and a silicon oxide layer 43 is formed on an electrode substrate 43 made of a silicon substrate.
a, and a gap 56 is formed in the silicon oxide layer 43a.
A concave portion 54 to be formed is formed leaving a portion to be an electrode protective film (protective layer) 57, and the vibration plate 4 is formed on the electrode substrate 43.
2 etc. are joined.

【0087】したがって、振動板42の導電層86を個
別電極とし、電極基板43全体を共通電極として駆動波
形を印加することで、振動板42が変形変位してノズル
45からインク滴が吐出される。このように振動板42
の導電層86が個別ビット毎に分割されていることで、
電極基板43を共通電極として使用することができるよ
うになる。
Therefore, by applying a drive waveform using the conductive layer 86 of the diaphragm 42 as an individual electrode and the entire electrode substrate 43 as a common electrode, the diaphragm 42 is deformed and displaced, and ink droplets are ejected from the nozzle 45. . Thus, the diaphragm 42
Is divided for each individual bit,
The electrode substrate 43 can be used as a common electrode.

【0088】図26に示す第17実施形態は、振動板4
2として第12実施形態(図21)のものを使用し、シ
リコン基板からなる電極基板43にギャップスペーサ9
2を介して振動板42等を接合し、振動板42と対向電
極となる平板状の電極基板43との間に所定長さのギャ
ップ56を形成したものである。この実施形態において
も電極基板43全体を共通電極として使用する。
The seventeenth embodiment shown in FIG.
The second embodiment uses the one of the twelfth embodiment (FIG. 21), and the gap spacer 9
The vibration plate 42 and the like are joined through the intermediary 2 and a gap 56 having a predetermined length is formed between the vibration plate 42 and the plate-like electrode substrate 43 serving as a counter electrode. Also in this embodiment, the entire electrode substrate 43 is used as a common electrode.

【0089】図27に示す第18実施形態は、振動板4
2として第11実施形態(図20)のものを使用し、シ
リコン基板からなる電極基板43にシリコン酸化層43
aを形成し、このシリコン酸化層43aにギャップ56
を形成する凹部54を電極保護層57となる部分を残し
て形成して、この電極基板43上に上記振動板42等を
接合している。この実施形態においても電極基板42全
体を共通電極として使用する。
The eighteenth embodiment shown in FIG.
The eleventh embodiment (FIG. 20) is used as the second electrode 2. A silicon oxide layer 43 is formed on an electrode substrate 43 made of a silicon substrate.
a, and a gap 56 is formed in the silicon oxide layer 43a.
Is formed except for a portion to be the electrode protection layer 57, and the vibration plate 42 and the like are joined on the electrode substrate 43. Also in this embodiment, the entire electrode substrate 42 is used as a common electrode.

【0090】図28に示す第19実施形態は、振動板4
2として第12実施形態(図21)のものを使用し、電
極側基板として第2実施形態(図11参照)のものを使
用したものであり、シリコン基板からなる電極基板43
にシリコン酸化層43aを形成し、このシリコン酸化層
43aに電極形成溝となる凹部54を形成し、凹部54
内に電極55を形成したものである。
The nineteenth embodiment shown in FIG.
The electrode substrate 43 of the twelfth embodiment (see FIG. 21) is used as the electrode substrate 2, and the electrode substrate of the second embodiment (see FIG. 11) is used as the electrode substrate.
A silicon oxide layer 43a is formed on the silicon oxide layer 43a, and a recess 54 serving as an electrode formation groove is formed in the silicon oxide layer 43a.
An electrode 55 is formed therein.

【0091】この実施形態においては、振動板42の導
電層86及び電極基板43の電極55がそれぞれビット
毎に対応し、各ビットを選択して駆動波形を印加するこ
とができるようになる。
In this embodiment, the conductive layer 86 of the diaphragm 42 and the electrode 55 of the electrode substrate 43 correspond to each bit, and a drive waveform can be selected by selecting each bit.

【0092】図29に示す第20実施形態は、振動板4
2として第14実施形態(図23)のものを使用し、シ
リコン基板からなる平板状の電極基板43に振動板42
側のギャップスペーサ部材となる絶縁層90を接合した
ものである。
The twentieth embodiment shown in FIG.
As the second embodiment, the one of the fourteenth embodiment (FIG. 23) is used.
The insulating layer 90 which becomes the gap spacer member on the side is joined.

【0093】この場合、電極基板43全体を共通電極と
して使用するが、振動板42が変形したときに凸状の絶
縁層89が電極基板43に当接する(ストッパとして働
く)ので、導電層88が電極基板43に接触(電気的シ
ョート)することを防止できる。また、第12実施形態
の説明でも述べたように、残留電荷の発生は保護膜(絶
縁膜)に起因すると考えられる。本実施形態の構成では
両電極表面上に絶縁膜がないため、原理上残留電荷の発
生がないはずであるが、実際にはシリコン基板表面に僅
かに自然酸化膜が形成されること、加えて、放電に起因
する影響などで若干の残留電荷が発生する。それでも、
本実施形態のような構成を採ることで実用上問題ないレ
ベルまで残留電荷を抑制することができる。
In this case, the entire electrode substrate 43 is used as a common electrode. However, when the diaphragm 42 is deformed, the convex insulating layer 89 comes into contact with the electrode substrate 43 (works as a stopper). Contact (electric short-circuit) with the electrode substrate 43 can be prevented. Further, as described in the description of the twelfth embodiment, it is considered that the generation of the residual charges is caused by the protective film (insulating film). In the configuration of the present embodiment, since there is no insulating film on both electrode surfaces, there should be no generation of residual charges in principle. However, in practice, a natural oxide film is slightly formed on the silicon substrate surface. In addition, some residual charges are generated due to the influence of the discharge. Still,
By adopting the configuration as in the present embodiment, it is possible to suppress the residual charge to a level at which there is no practical problem.

【0094】次に、前記第9実施形態に係る振動板を用
いたインクジェットヘッドの製造工程について図30及
び図31を参照して説明する。先ず、同図(a)に示す
ようなシリコン基板41上に、同図(b)に示すように
バッファ酸化膜82を形成(基板両面に形成される。)
し、このバッファ酸化膜82上に減圧CVD法によりシ
リコン窒化膜81を成膜し、シリコン窒化膜81上に導
電性層であるポリシリコン膜85を成膜し、このポリシ
リコン膜85の表面を酸化して表面保護層(シリコン酸
化膜)83を形成した。この場合、ポリシリコン膜はシ
リコン基板41と熱膨張係数も略同じであるので応力を
発生しない。
Next, a process of manufacturing an ink jet head using the diaphragm according to the ninth embodiment will be described with reference to FIGS. First, a buffer oxide film 82 is formed on a silicon substrate 41 as shown in FIG. 1A (formed on both surfaces of the substrate) as shown in FIG.
Then, a silicon nitride film 81 is formed on the buffer oxide film 82 by a low pressure CVD method, a polysilicon film 85 as a conductive layer is formed on the silicon nitride film 81, and the surface of the polysilicon film 85 is The surface protection layer (silicon oxide film) 83 was formed by oxidation. In this case, since the polysilicon film has substantially the same thermal expansion coefficient as the silicon substrate 41, no stress is generated.

【0095】次に、振動板(積層膜)42の表面、即ち
酸化膜83の表面を研磨(ポリッシング)し、研磨した
面を、同図(d)に示すように別途製作した電極55等
を形成した電極基板43の面と合わせて、同図(c)に
示すようにシリコン直接接合法により接合した。なお、
シリコン基板43の酸化層43a表面はエッチング等の
ダメージのないシリコン直接接合可能な表面性に仕上げ
られていることを当然である。
Next, the surface of the vibration plate (laminated film) 42, that is, the surface of the oxide film 83 is polished (polished), and the polished surface is formed with the electrode 55 and the like separately manufactured as shown in FIG. The surface of the electrode substrate 43 thus formed was joined by a silicon direct joining method as shown in FIG. In addition,
Naturally, the surface of the oxide layer 43a of the silicon substrate 43 is finished to have a surface property capable of directly bonding silicon without damage such as etching.

【0096】次いで、図31(a)に示すように、シリ
コン基板41を吐出高さまで研磨した後、加圧室46等
に対応するマスクパターン95を例えばプラズマCVD
法によって成膜した窒化膜をパターンに応じて除去する
ことで形成している。そして、同図(b)に示すように
KOH液を用いたアルカリエッチングでシリコン基板4
1を彫り込んでバッファ酸化膜82をエッチストップ検
知層としてエッチングをストップし、残存しているバッ
ファ酸化膜82を除去することで加圧室46となる凹部
及びその壁面(底面)を形成する振動板42を形成す
る。その後、同図(c)に示すように、別途同図(d)
に示すように製作したノズル板44をシリコン基板41
上に接合してインクジェットヘッドを完成する。
Next, as shown in FIG. 31A, after the silicon substrate 41 is polished to the discharge height, a mask pattern 95 corresponding to the pressure chamber 46 and the like is formed by, for example, plasma CVD.
It is formed by removing the nitride film formed by the method according to the pattern. Then, as shown in FIG. 4B, the silicon substrate 4 is subjected to alkaline etching using a KOH solution.
1 is etched to stop the etching by using the buffer oxide film 82 as an etch stop detection layer, and remove the remaining buffer oxide film 82 to form a concave portion to be the pressure chamber 46 and a diaphragm for forming the wall surface (bottom surface) thereof. 42 is formed. After that, as shown in FIG.
The nozzle plate 44 manufactured as shown in FIG.
Joining on the top to complete the inkjet head.

【0097】次に、本発明の第20実施形態に係るイン
クジェットヘッドについて図32乃至図34を参照して
説明する。なお、図32は同ヘッドの平面説明図、図3
3は図32のC−C線に沿う振動板長手方向の断面説明
図、図34は図32のD−D線に沿う振動板短手方向の
断面説明図である。
Next, an ink jet head according to a twentieth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 32 is an explanatory plan view of the head, and FIG.
3 is an explanatory cross-sectional view in the longitudinal direction of the diaphragm along the line CC in FIG. 32, and FIG. 34 is an explanatory cross-sectional view in the lateral direction of the diaphragm along the line DD in FIG.

【0098】このインクジェットヘッドは、振動板42
を変形変位させる圧電素子96を設けたピエゾ型ヘッド
である。なお、電極基板42上には圧電素子96に接続
した電極97を設けている。このようなピエゾ型ヘッド
及びマイクロアクチュエータにも本発明は適用すること
ができる。
This ink jet head is provided with a diaphragm 42
Is a piezo-type head provided with a piezoelectric element 96 for deforming and displacing. Note that an electrode 97 connected to the piezoelectric element 96 is provided on the electrode substrate 42. The present invention can be applied to such a piezo type head and a microactuator.

【0099】次に、振動板42の引張り応力について説
明する。振動板の膜応力と振動板の撓み状態を評価する
ため、シリコン基板上にRFスパッタ装置にてTiN膜
を成膜し、その膜を振動板として、或いは振動板の一部
として使用した場合の撓みや変形について、ガス圧依存
性、ガス流量比依存性の評価を行なった。ガス圧依存性
の評価結果を表1、ガス流量比依存性の評価結果を表2
に示している。なお、標準条件は反応性ガスAr/N
2、ガス圧6E−03Torrである。
Next, the tensile stress of the diaphragm 42 will be described. In order to evaluate the film stress of the diaphragm and the bending state of the diaphragm, a TiN film was formed on a silicon substrate by an RF sputtering apparatus, and the film was used as a diaphragm or as a part of the diaphragm. The gas pressure dependency and the gas flow rate ratio dependency of the bending and deformation were evaluated. Table 1 shows the evaluation results of the gas pressure dependency, and Table 2 shows the evaluation results of the gas flow ratio dependency.
Is shown in The standard conditions are reactive gas Ar / N
2. The gas pressure is 6E-03Torr.

【0100】[0100]

【表1】 [Table 1]

【0101】[0101]

【表2】 [Table 2]

【0102】これらの評価結果から、引張応力系の膜で
は振動板として撓みが無く良好であったが、圧縮応力系
の膜では撓みが生じた。ただし、振動板としてTiN/
Si(110)なる構成を用いる場合、応力が大きすぎ
る(1E+11dyne/cm2程度)と、熱履歴等を経た時
点でSi(110)と垂直なSi(111)面に亀裂が
生じるという現象(不良)が生じた。これはSi(111)
面が、もともと破壊し易い面であるためである。
From these evaluation results, it was found that the film of the tensile stress type was good without any bending as a diaphragm, but the film of the compressive stress type was bent. However, TiN /
In the case of using a structure made of Si (110), if the stress is too large (about 1E + 11 dyne / cm 2 ), a phenomenon that a crack is formed on the Si (111) plane perpendicular to the Si (110) at the time of passing through a thermal history or the like (defective) ) Occurred. This is Si (111)
This is because the surface is originally a surface that is easily broken.

【0103】本発明のような微少ギャップ(1μm程度
以下)を利用するアクチュエータの場合、振動板の撓み
や凹みは致命的であり、これを防ぐためには振動板は全
体で引張応力性を有することが必要であるが、生産工程
の高歩留まり、及び信頼耐久性の面(例えば亀裂を防ぐ
という観点)からは、引張応力もあまり大きすぎない方
が良く、振動板に使用する材料やその形成方法、或い
は、積層膜の場合はその構成(膜厚、材料、積層順等)
によって、異なると推測されるが、上述した評価結果か
らは1E+11(dyne/cm2)を越えないことが好ま
しい。
In the case of an actuator using a small gap (about 1 μm or less) as in the present invention, the flexure or dent of the diaphragm is fatal, and in order to prevent this, the diaphragm must have tensile stress as a whole. However, from the viewpoint of high yield in the production process and reliability and durability (for example, from the viewpoint of preventing cracks), it is better that the tensile stress is not too large, and the material used for the diaphragm and its forming method Or, in the case of a laminated film, its configuration (film thickness, material, lamination order, etc.)
Although it is presumed that they are different from each other, it is preferable that the value does not exceed 1E + 11 (dyne / cm 2 ) from the above-described evaluation results.

【0104】次に、振動板42のインク接液性について
説明する。各種材料のインク接液性について評価した結
果を表3に示している。なお、同表中、○は5年間での
膜ベリがデバイス駆動に影響しないレベルであること、
△は5年間での膜ベリがデバイス駆動に影響を与えると
推測されるレベルであること、×は5年間での膜ベリが
デバイス駆動に影響を与えるレベルであることを示して
いる。
Next, the ink contact property of the vibration plate 42 will be described. Table 3 shows the results of evaluating the ink wettability of various materials. In the same table, ○ indicates that the film veri in 5 years does not affect device driving.
The symbol “Δ” indicates that the film veri in 5 years is estimated to affect the device driving, and the symbol “x” indicates that the film veri in 5 years affects the device driving.

【0105】[0105]

【表3】 [Table 3]

【0106】ここでは、耐インク性をpHで評価してい
る。この評価結果によると、Si、或いはB拡散層では
インクによる膜ベリが大きく、デバイス駆動に影響を与
える。熱酸化膜やSiN膜はpH7程度までのインクで
あれば影響は少ない。また、TiN膜やZr膜などは広
い範囲(少なくともpH11程度まで)で良好な耐イン
ク性を示す。これに対し、Niは逆にpHの高いインク
を使用する場合に有利な材料である。
Here, the ink resistance is evaluated by pH. According to the evaluation results, the Si or B diffusion layer has a large amount of film erosion due to the ink, which affects device driving. The thermal oxide film and the SiN film have little effect if the ink has a pH of about 7. Further, a TiN film, a Zr film, and the like exhibit good ink resistance in a wide range (at least up to about pH 11). On the other hand, Ni is an advantageous material when an ink having a high pH is used.

【0107】したがって、本発明を適用した振動板は、
振動板全体の応力が、許容範囲以内で引張応力性を有し
ていることが重要であり、積層膜で振動板を形成する場
合には、耐インク性の高い材料を液流路側に設けること
が好ましい。
Therefore, the diaphragm to which the present invention is applied is
It is important that the entire diaphragm has a tensile stress within the allowable range. When forming a diaphragm with a laminated film, provide a material with high ink resistance on the liquid flow path side. Is preferred.

【0108】なお、上記各実施形態においては本発明を
インクジェットヘッドに適用した例で説明したが、液体
レジスト等を吐出する液滴吐出ヘッドにも適用すること
ができる。また、ヘッドとして300dpi以上のもの
に適用したが、300dpi未満のヘッドにも適用する
ことはでき、同様の作用効果も得られる。さらに、本発
明に係るマイクロアクチュエータをインクジェットヘッ
ドのアクチュエータ部に適用した例で説明したが、マイ
クロポンプなどのアクチュエータ部にも適用することが
できる。さらにまた、引張り応力性を有する絶縁性膜と
してシリコン窒化膜、圧縮応力性を有する絶縁性膜とし
てシリコン酸化膜或いはボロンガラス、導電性膜として
チタン窒化膜、ポリシリコン膜、高温金属膜を挙げた
が、これらに限るものではない。
In each of the above embodiments, the present invention has been described as an example in which the present invention is applied to an ink jet head. However, the present invention can be applied to a droplet discharge head which discharges a liquid resist or the like. In addition, although the present invention is applied to a head having a resolution of 300 dpi or more, the present invention can be applied to a head having a resolution of less than 300 dpi, and the same operation and effect can be obtained. Further, although the description has been given of the example in which the microactuator according to the present invention is applied to the actuator section of the ink jet head, it can be applied to an actuator section such as a micropump. Furthermore, a silicon nitride film as an insulating film having a tensile stress property, a silicon oxide film or boron glass as an insulating film having a compressive stress property, and a titanium nitride film, a polysilicon film, and a high-temperature metal film as a conductive film. However, it is not limited to these.

【0109】[0109]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る液滴
吐出ヘッドによれば、振動板が引張り応力性を有する絶
縁性膜からなるので、高い平面精度で厚さバラツキの小
さい極薄層の振動板を形成できるため、低電圧駆動可能
で、滴吐出特性のバラツキのない高密度ヘッドを得るこ
とができるようになる。
As described above, according to the droplet discharge head according to the present invention, since the diaphragm is made of an insulating film having a tensile stress property, an ultra-thin layer with high planar accuracy and small thickness variation is provided. Therefore, it is possible to obtain a high-density head which can be driven at a low voltage and has no variation in the droplet discharge characteristics.

【0110】ここで、絶縁性膜はシリコン窒化膜とする
ことで引張り応力性を有する振動板を容易に形成するこ
とができる。また、振動板の表面に電極膜を有すること
で振動板を電極として使用することができる。
Here, by using a silicon nitride film as the insulating film, a diaphragm having tensile stress can be easily formed. Further, by having an electrode film on the surface of the diaphragm, the diaphragm can be used as an electrode.

【0111】本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、振
動板が絶縁性膜の積層膜からなり、全体として引張り応
力性を有する構成としたので、高い平面精度で厚さバラ
ツキの小さい極薄層の振動板を形成できるため、低電圧
駆動可能で、滴吐出特性のバラツキのない高密度ヘッド
を得ることができるようになるとともに、振動板全体の
適度な引張り応力性を容易に得ることができる。
According to the droplet discharge head of the present invention, since the vibration plate is formed of a laminated film of insulating films and has a tensile stress property as a whole, it is extremely thin with high planar accuracy and small thickness variation. Since the diaphragm of the layer can be formed, it is possible to obtain a high-density head that can be driven at a low voltage and has no variation in the droplet discharge characteristics, and it is possible to easily obtain an appropriate tensile stress property of the entire diaphragm. it can.

【0112】ここで、積層膜を形成する膜にはシリコン
窒化膜が含まれることで、引張り応力性を有する絶縁性
膜を容易に得ることができ、また、積層膜を形成する膜
にはシリコン酸化膜が含まれることで、積層膜全体の引
張り応力を容易に調整することができる。さらに、積層
膜の表面又は内部に電極膜を有することで、振動板を電
極として使用することができる。
Here, since the silicon nitride film is included in the film forming the laminated film, an insulating film having a tensile stress can be easily obtained. By including the oxide film, the tensile stress of the entire laminated film can be easily adjusted. Further, by having an electrode film on the surface or inside the laminated film, the diaphragm can be used as an electrode.

【0113】また、電極膜を有する場合、電極膜はビッ
ト毎に分離されている構成とすることによって、振動板
を静電力で変形変位させる場合の対向電極側を共通電極
とすることができて構成が簡単になる。
When the electrode film is provided, the electrode film is separated for each bit, so that the counter electrode side when the diaphragm is deformed and displaced by electrostatic force can be used as a common electrode. The configuration is simplified.

【0114】本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、振
動板が引張り応力性を有する導電性膜からなるので、高
い平面精度で厚さバラツキの小さい極薄層の振動板を形
成できるため、低電圧駆動可能で、滴吐出特性のバラツ
キのない高密度ヘッドを得ることができるようになる。
ここで、導電性膜はチタン窒化膜、高温金属膜又はポリ
シリコン膜とすることにより、引張り応力性を有する膜
を容易に得ることができる。
According to the droplet discharge head according to the present invention, since the diaphragm is made of a conductive film having tensile stress, it is possible to form a diaphragm having an extremely thin layer with a small thickness variation with high planar accuracy. It is possible to obtain a high-density head which can be driven at a low voltage and has no variation in droplet discharge characteristics.
Here, when the conductive film is a titanium nitride film, a high-temperature metal film, or a polysilicon film, a film having tensile stress can be easily obtained.

【0115】本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、振
動板が導電性膜の積層膜からなり、全体として引張り応
力性を有する構成としたので、高い平面精度で厚さバラ
ツキの小さい極薄層の振動板を形成できるため、低電圧
駆動可能で、滴吐出特性のバラツキのない高密度ヘッド
を得ることができるようになる。ここで、積層膜を形成
する膜にはチタン窒化膜、高温金属膜又はポリシリコン
膜とすることにより、引張り応力性を有する膜を容易に
得ることができる。
According to the droplet discharge head of the present invention, since the diaphragm is formed of a laminated film of conductive films and has a tensile stress property as a whole, it is extremely thin with high planar accuracy and small thickness variation. Since the diaphragm of the layer can be formed, it is possible to obtain a high-density head that can be driven at a low voltage and has no variation in droplet discharge characteristics. Here, a film having a tensile stress property can be easily obtained by using a titanium nitride film, a high-temperature metal film, or a polysilicon film as the film forming the laminated film.

【0116】本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、振
動板が絶縁性膜と導電性膜との積層膜からなり、全体と
して引張り応力性を有する構成としたので、高い平面精
度で厚さバラツキの小さい極薄層の振動板を形成できる
ため、低電圧駆動可能で、滴吐出特性のバラツキのない
高密度ヘッドを得ることができるようになるとともに、
振動板が電極を兼ねることができるようになる。
According to the droplet discharge head of the present invention, since the diaphragm is formed of a laminated film of an insulating film and a conductive film and has a structure having tensile stress as a whole, the thickness is improved with high planar accuracy. Since a diaphragm with an extremely thin layer with small variations can be formed, a high-density head that can be driven at a low voltage and has no variation in droplet discharge characteristics can be obtained.
The diaphragm can also serve as the electrode.

【0117】ここで、積層膜を形成する膜にはシリコン
窒化膜が含まれることで、容易に引張り応力性を持たせ
ることができ、シリコン酸化膜が含まれることで、引張
り応力を圧縮応力で緩和して適度な引張り応力を容易に
得ることができる。さらに、積層膜を形成する膜にはチ
タン窒化膜、高温金属膜又はポリシリコン膜が含まれる
ことで、容易に引張り応力性を持たせることができる。
Here, since the film forming the laminated film includes a silicon nitride film, it can easily have a tensile stress property. Since the silicon oxide film is included, the tensile stress can be reduced by a compressive stress. Moderate tensile stress can be easily obtained by relaxation. Furthermore, since the film forming the laminated film includes a titanium nitride film, a high-temperature metal film, or a polysilicon film, the film can easily have tensile stress.

【0118】本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、振
動板が引張り応力性を有する膜と圧縮応力性を有する膜
との積層膜であり、全体として引っ張り応力性を有する
構成としたので、適度な引張り応力を得ることができ、
高い平面精度で厚さバラツキの小さい極薄層の振動板を
形成できるため、低電圧駆動可能で、滴吐出特性のバラ
ツキのない高密度ヘッドを得ることができるようにな
る。
According to the droplet discharge head of the present invention, the diaphragm is a laminated film of a film having a tensile stress and a film having a compressive stress, and has a structure having a tensile stress as a whole. A moderate tensile stress can be obtained,
Since an extremely thin diaphragm having a small thickness variation can be formed with high planar accuracy, a high-density head that can be driven at a low voltage and has no variation in droplet ejection characteristics can be obtained.

【0119】ここで、引張り応力性の膜が絶縁性膜、絶
縁性膜の積層膜、導電性膜、導電性膜の積層膜又は絶縁
性膜と導電性膜との積層膜とするで、適度な引張り応力
性を持たせることができる。この場合、圧縮応力性の膜
は絶縁性膜であることで、引張り応力を緩和しつつ、振
動板を静電力で変形変位させる場合には電極との接触を
防止できる。
Here, the tensile stress film is an insulating film, a laminated film of an insulating film, a conductive film, a laminated film of a conductive film, or a laminated film of an insulating film and a conductive film. High tensile stress properties. In this case, since the compressive stress film is an insulating film, contact with the electrode can be prevented when the diaphragm is deformed and displaced by electrostatic force while relaxing the tensile stress.

【0120】また、振動板はシリコン窒化膜とシリコン
酸化膜との積層膜とすることにより、適度な引張り応力
を容易に持たせることができる。さらに、振動板がチタ
ン窒化膜、高温金属膜、ポリシリコン膜又はこれらの2
以上の組み合わせの膜とシリコン酸化膜との積層膜であ
ることで、振動板が電極を兼ねるようにすることができ
る。
Further, by forming the diaphragm as a laminated film of a silicon nitride film and a silicon oxide film, an appropriate tensile stress can be easily provided. Further, the diaphragm is made of a titanium nitride film, a high-temperature metal film, a polysilicon film,
With the laminated film of the film of the combination described above and the silicon oxide film, the diaphragm can also serve as the electrode.

【0121】上記本発明に係る各液滴吐出ヘッドは、吐
出密度が300dpi以上とすることにより、高速高密
度記録が可能になる。また、振動板の引張り応力が1E
+11(dyne/cm2)を越えないようにすること
で、振動板の引張り応力による破損を防止できる。さら
に、振動板の流路側表面はシリコンに高濃度ボロンを拡
散した層よりも高い接液性を有しているで、長期間にわ
たって信頼性を確保できる。さらにまた、振動板の厚さ
が0.3μm〜1.5μm厚のシリコン振動板と同等の
剛性を有する範囲内にあることが好ましく、これにより
高密度配置をしても低電圧で十分な振動板変位を確保す
ることができる。
Each of the droplet discharge heads according to the present invention can perform high-speed, high-density recording by setting the discharge density to 300 dpi or more. Also, the tensile stress of the diaphragm is 1E
By not exceeding +11 (dyne / cm 2 ), breakage of the diaphragm due to tensile stress can be prevented. Further, the flow path side surface of the diaphragm has a higher liquid contact property than a layer in which high-concentration boron is diffused in silicon, so that reliability can be secured for a long period of time. Further, it is preferable that the thickness of the diaphragm is within a range having a rigidity equivalent to that of a silicon diaphragm having a thickness of 0.3 μm to 1.5 μm, so that even if the diaphragm is arranged at a high density, sufficient vibration can be obtained at a low voltage. Plate displacement can be ensured.

【0122】また、上記本発明に係る各液滴吐出ヘッド
は、振動板に対向する電極を有し、振動板を静電力で変
位させることで液滴を吐出させる構成とすることで、高
速高密度記録可能な静電型ヘッドが得られる。或いは、
振動板を変形させる電気機械変換素子を有し、この電気
機械変換素子の変位で振動板を変位させることで液滴を
吐出させる構成とするで、高速高密度記録可能なピエゾ
型ヘッドが得られる。
Each of the droplet discharge heads according to the present invention has an electrode facing the diaphragm and discharges droplets by displacing the diaphragm with electrostatic force, thereby achieving high speed and high speed. An electrostatic head capable of density recording can be obtained. Or,
A piezo-type head capable of high-speed and high-density recording can be obtained by having a configuration in which an electromechanical transducer is used to deform the diaphragm, and droplets are ejected by displacing the diaphragm by displacement of the electromechanical transducer. .

【0123】本発明に係るインクジェット記録装置によ
れば、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通
するインク流路と、このインク流路内のインクを加圧す
る圧力発生手段とを有するインクジェットヘッドが本発
明に係る液滴吐出ヘッドである構成としたので、高速高
密度記録行うことができるようになる。
According to the ink jet recording apparatus of the present invention, an ink jet head having a nozzle for discharging ink droplets, an ink flow path communicating with the nozzle, and pressure generating means for pressurizing ink in the ink flow path. Is a droplet discharge head according to the present invention, so that high-speed, high-density recording can be performed.

【0124】本発明に係るマイクロアクチュエータによ
れば、振動板と、この振動板を変形させる駆動手段とを
備え、振動板が全体で引張り応力性を有する構成とした
ので、高い平面精度で厚さバラツキの小さい極薄層の振
動板を形成でき、低電圧駆動及び高密度配置が可能なア
クチュエータが得られる。
According to the microactuator of the present invention, since the vibration plate and the driving means for deforming the vibration plate are provided and the vibration plate has a tensile stress property as a whole, the thickness can be increased with high plane accuracy. It is possible to form an ultra-thin layer diaphragm with small variations, and obtain an actuator that can be driven at a low voltage and arranged at a high density.

【0125】ここで、振動板は絶縁性膜、絶縁性膜の積
層膜、導電性膜、導電性膜の積層膜又は絶縁性膜と導電
性膜との積層膜とすることで、適度な引張り応力を容易
にもたせることができる。
The diaphragm is made of an insulating film, a laminated film of an insulating film, a conductive film, a laminated film of a conductive film, or a laminated film of an insulating film and a conductive film, so that a suitable tensile strength can be obtained. Stress can be easily provided.

【0126】本発明に係るマイクロアクチュエータによ
れば、振動板と、この振動板を変形させる駆動手段とを
備え、振動板が引張り応力性の膜と圧縮応力性の膜との
積層膜であり、全体で引張り応力性を有する構成とした
ので、適度な引張り応力を持たせることができ、高い平
面精度で厚さバラツキの小さい極薄層の振動板を形成で
き、低電圧駆動及び高密度配置が可能なアクチュエータ
が得られる。
According to the microactuator of the present invention, the diaphragm is provided with a driving means for deforming the diaphragm, and the diaphragm is a laminated film of a tensile stress film and a compressive stress film. Because it has a structure with tensile stress as a whole, it can have an appropriate tensile stress, it can form a diaphragm of ultra-thin layer with high plane accuracy and small thickness variation, low voltage driving and high density arrangement A possible actuator is obtained.

【0127】上記本発明に係るマイクロアクチュエータ
は、振動板の引張り応力が1E+11(dyne/cm
2)を越えないようにすることで、振動板の引張り応力
による破損を防止できる。また、振動板の厚さを0.3
μm〜1.5μm厚のシリコン振動板と同等の剛性を有
する範囲内にすることで、低電圧で充分な振動板変位を
確保することができるようになる。さらに、振動板に対
向する電極を有し、振動板を静電力で変位させる構成と
することで、低電圧駆動が可能で高密度配置を行った静
電型アクチュエータが得られる。
In the microactuator according to the present invention, the diaphragm has a tensile stress of 1E + 11 (dyne / cm
By not exceeding 2 ), it is possible to prevent the diaphragm from being damaged by tensile stress. The thickness of the diaphragm is 0.3
By setting the rigidity within the range having the same rigidity as that of the silicon diaphragm having a thickness of μm to 1.5 μm, it is possible to secure a sufficient diaphragm displacement at a low voltage. Furthermore, by providing an electrode facing the diaphragm and displacing the diaphragm with electrostatic force, an electrostatic actuator that can be driven at a low voltage and has a high density arrangement can be obtained.

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

【図1】本発明に係るインクジェット記録装置の機構部
の概略斜視説明図
FIG. 1 is a schematic perspective explanatory view of a mechanism section of an ink jet recording apparatus according to the present invention.

【図2】同記録装置の側断面説明図FIG. 2 is an explanatory side sectional view of the recording apparatus.

【図3】本発明の第1実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの分解斜視説明図
FIG. 3 is an exploded perspective view of the inkjet head according to the first embodiment of the invention.

【図4】同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図FIG. 4 is an explanatory cross-sectional view of the head in the longitudinal direction of the diaphragm.

【図5】図4の要部拡大図FIG. 5 is an enlarged view of a main part of FIG. 4;

【図6】同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図FIG. 6 is an explanatory cross-sectional view of the head in a lateral direction of the diaphragm.

【図7】同ヘッドを透過状態で示す要部平面説明図FIG. 7 is an explanatory plan view of a main part showing the head in a transparent state;

【図8】従来の振動板を用いたヘッドにおける振動板の
定常状態を説明する説明図
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a steady state of a diaphragm in a head using a conventional diaphragm.

【図9】本発明の第2実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの平面説明図
FIG. 9 is an explanatory plan view of an inkjet head according to a second embodiment of the present invention.

【図10】図9のA−A線に沿う振動板長手方向の断面
説明図
FIG. 10 is an explanatory cross-sectional view in the longitudinal direction of the diaphragm along the line AA in FIG. 9;

【図11】図9のB−B線に沿う振動板短手方向の断面
説明図
FIG. 11 is an explanatory cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 9 in the transverse direction of the diaphragm.

【図12】本発明の第3実施形態に係るインクジェット
ヘッドの振動板短手方向の要部断面説明図
FIG. 12 is an explanatory cross-sectional view of a main part of an ink jet head according to a third embodiment of the invention in a lateral direction of a diaphragm.

【図13】本発明の第4実施形態に係るインクジェット
ヘッドの振動板短手方向の要部断面説明図
FIG. 13 is an explanatory cross-sectional view of a main part of an ink jet head according to a fourth embodiment of the invention in a lateral direction of a diaphragm.

【図14】本発明の第5実施形態に係るインクジェット
ヘッドの振動板短手方向の要部断面説明図
FIG. 14 is an explanatory cross-sectional view of a main part in a lateral direction of a diaphragm of an inkjet head according to a fifth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第6実施形態に係るインクジェット
ヘッドの振動板短手方向の要部断面説明図
FIG. 15 is an explanatory cross-sectional view of a main part of an ink jet head according to a sixth embodiment of the invention, taken along a lateral direction of a diaphragm.

【図16】本発明の第7実施形態に係るインクジェット
ヘッドの振動板短手方向の要部断面説明図
FIG. 16 is an explanatory cross-sectional view of a main part of an ink jet head according to a seventh embodiment of the invention in a lateral direction of a diaphragm.

【図17】本発明の第8実施形態に係るインクジェット
ヘッドの振動板短手方向の要部断面説明図
FIG. 17 is an explanatory cross-sectional view of a main part of an ink jet head according to an eighth embodiment of the invention in a lateral direction of a diaphragm.

【図18】本発明の第9実施形態に係るインクジェット
ヘッドの振動板短手方向の要部断面説明図
FIG. 18 is an explanatory cross-sectional view of a main part of an ink jet head according to a ninth embodiment of the present invention in a lateral direction of a diaphragm.

【図19】本発明の第10実施形態に係るインクジェッ
トヘッドの振動板短手方向の要部断面説明図
FIG. 19 is an explanatory cross-sectional view of a principal part in a lateral direction of a diaphragm of an inkjet head according to a tenth embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第11実施形態に係るインクジェッ
トヘッドの振動板短手方向の要部断面説明図
FIG. 20 is an explanatory cross-sectional view of a main part of an inkjet head according to an eleventh embodiment of the present invention in a lateral direction of a diaphragm.

【図21】本発明の第12実施形態に係るインクジェッ
トヘッドの振動板短手方向の要部断面説明図
FIG. 21 is an explanatory cross-sectional view of a main part of an inkjet head according to a twelfth embodiment of the present invention, taken along the width direction of the diaphragm.

【図22】本発明の第13実施形態に係るインクジェッ
トヘッドの振動板短手方向の要部断面説明図
FIG. 22 is an explanatory cross-sectional view of a principal part in a lateral direction of a diaphragm of an inkjet head according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第14実施形態に係るインクジェッ
トヘッドの振動板短手方向の要部断面説明図
FIG. 23 is an explanatory cross-sectional view of a main part of an inkjet head according to a fourteenth embodiment of the present invention, taken along a lateral direction of a diaphragm.

【図24】本発明の第15実施形態に係るインクジェッ
トヘッドの振動板短手方向の要部断面説明図
FIG. 24 is an explanatory cross-sectional view of a main part of an ink jet head according to a fifteenth embodiment of the present invention, taken along a lateral direction of a diaphragm.

【図25】本発明の第16実施形態に係るインクジェッ
トヘッドの振動板短手方向の断面説明図
FIG. 25 is an explanatory cross-sectional view of an ink jet head according to a sixteenth embodiment of the present invention, taken along a lateral direction of a diaphragm.

【図26】本発明の第17実施形態に係るインクジェッ
トヘッドの振動板短手方向の断面説明図
FIG. 26 is an explanatory cross-sectional view of an ink jet head according to a seventeenth embodiment of the present invention, taken along a lateral direction of a diaphragm.

【図27】本発明の第18実施形態に係るインクジェッ
トヘッドの振動板短手方向の断面説明図
FIG. 27 is an explanatory cross-sectional view of an ink-jet head according to an eighteenth embodiment of the present invention, taken along a lateral direction of a diaphragm.

【図28】本発明の第19実施形態に係るインクジェッ
トヘッドの振動板短手方向の断面説明図
FIG. 28 is an explanatory cross-sectional view of an ink-jet head according to a nineteenth embodiment of the present invention, taken in a lateral direction of a diaphragm.

【図29】本発明の第20実施形態に係るインクジェッ
トヘッドの振動板短手方向の断面説明図
FIG. 29 is an explanatory cross-sectional view of an ink jet head according to a twentieth embodiment in a lateral direction of a diaphragm.

【図30】第9実施形態のインクジェットヘッドの製造
工程を説明する説明図
FIG. 30 is an explanatory diagram for explaining a manufacturing process of the inkjet head according to the ninth embodiment.

【図31】同じくヘッドの製造工程を説明する説明図FIG. 31 is an explanatory view illustrating a manufacturing process of the head.

【図32】本発明の第21実施形態に係るインクジェッ
トヘッドの平面説明図
FIG. 32 is an explanatory plan view of an inkjet head according to a twenty-first embodiment of the present invention.

【図33】図32のC−C線に沿う振動板長手方向の断
面説明図
FIG. 33 is an explanatory cross-sectional view in the longitudinal direction of the diaphragm along the line CC in FIG. 32;

【図34】図32のD−D線に沿う振動板短手方向の断
面説明図
FIG. 34 is an explanatory cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 32 in the transverse direction of the diaphragm.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

13…キャリッジ、14…ヘッド、24…搬送ローラ、
33…排紙ローラ、40…インクジェットヘッド、41
…流路基板、42…振動板、43…電極基板、44…ノ
ズル板、45…ノズル、46…加圧室、47…流体抵抗
部、48…共通液室、54…凹部、55…電極、56…
ギャップ、81…シリコン窒化膜、83…シリコン酸化
膜、85…導電性膜、86、88…導電層、87…絶縁
膜、96…圧電素子。
13: carriage, 14: head, 24: transport roller,
33: paper ejection roller, 40: ink jet head, 41
... flow path substrate, 42 ... diaphragm, 43 ... electrode substrate, 44 ... nozzle plate, 45 ... nozzle, 46 ... pressurizing chamber, 47 ... fluid resistance part, 48 ... common liquid chamber, 54 ... concave part, 55 ... electrode, 56 ...
Gap, 81: silicon nitride film, 83: silicon oxide film, 85: conductive film, 86, 88: conductive layer, 87: insulating film, 96: piezoelectric element.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C057 AF37 AF55 AF93 AG14 AG16 AG30 AG53 AG54 AG55 AG99 AN01 AP02 AP14 AP25 AP27 AP28 AP33 AP38 AP53 AP56 AQ01 AQ02 AQ06 BA03 BA14 BA15  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page F term (reference) 2C057 AF37 AF55 AF93 AG14 AG16 AG30 AG53 AG54 AG55 AG99 AN01 AP02 AP14 AP25 AP27 AP28 AP33 AP38 AP53 AP56 AQ01 AQ02 AQ06 BA03 BA14 BA15

Claims (34)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液流路の壁面を形成する振動板を有し、
この振動板を変形させることで液滴を吐出する液滴吐出
ヘッドにおいて、前記振動板は引張り応力性を有する絶
縁性膜からなることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
A diaphragm that forms a wall of the liquid flow path;
In a droplet discharge head that discharges droplets by deforming the vibration plate, the vibration plate is formed of an insulating film having tensile stress.
【請求項2】 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記絶縁性膜がシリコン窒化膜であることを特徴と
する液滴吐出ヘッド。
2. The droplet discharge head according to claim 1, wherein said insulating film is a silicon nitride film.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の液滴吐出ヘッド
において、前記振動板の表面に電極膜を有することを特
徴とする液滴吐出ヘッド。
3. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the diaphragm has an electrode film on a surface of the vibration plate.
【請求項4】 液流路の壁面を形成する振動板を有し、
この振動板を変形させることで液滴を吐出する液滴吐出
ヘッドにおいて、前記振動板は絶縁性膜の積層膜からな
り、全体として引張り応力性を有することを特徴とする
液滴吐出ヘッド。
4. A vibration plate forming a wall surface of the liquid flow path,
In a droplet discharge head that discharges droplets by deforming the vibration plate, the vibration plate is formed of a laminated film of insulating films, and has a tensile stress as a whole.
【請求項5】 請求項4に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記積層膜を形成する膜にはシリコン窒化膜が含ま
れることを特徴とするを液滴吐出ヘッド。
5. The droplet discharge head according to claim 4, wherein the film forming the laminated film includes a silicon nitride film.
【請求項6】 請求項4又は5に記載の液滴吐出ヘッド
において、前記積層膜を形成する膜にはシリコン酸化膜
が含まれることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
6. The droplet discharge head according to claim 4, wherein the film forming the laminated film includes a silicon oxide film.
【請求項7】 請求項4乃至6のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドにおいて、前記積層膜の表面又は内部に電極
膜を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
7. The droplet discharge head according to claim 4, further comprising an electrode film on a surface or inside the laminated film.
【請求項8】 請求項3又は7に記載の液滴吐出ヘッド
において、前記電極膜がビット毎に分離されていること
を特徴とする液滴吐出ヘッド。
8. The droplet discharge head according to claim 3, wherein the electrode film is separated for each bit.
【請求項9】 液流路の壁面を形成する振動板を有し、
この振動板を変形させることで液滴を吐出する液滴吐出
ヘッドにおいて、前記振動板は引張り応力性を有する導
電性膜からなることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
9. A vibration plate forming a wall surface of a liquid flow path,
In a droplet discharge head that discharges droplets by deforming the vibration plate, the vibration plate is made of a conductive film having tensile stress.
【請求項10】 請求項9に記載の液滴吐出ヘッドにお
いて、前記導電性膜がチタン窒化膜、高温金属膜又はポ
リシリコン膜であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
10. The droplet discharge head according to claim 9, wherein the conductive film is a titanium nitride film, a high-temperature metal film, or a polysilicon film.
【請求項11】 液流路の壁面を形成する振動板を有
し、この振動板を変形させることで液滴を吐出する液滴
吐出ヘッドにおいて、前記振動板は導電性膜の積層膜か
らなり、全体として引張り応力性を有することを特徴と
する液滴吐出ヘッド。
11. A droplet discharge head that has a vibration plate that forms a wall surface of a liquid flow path and discharges droplets by deforming the vibration plate, wherein the vibration plate is formed of a laminated film of a conductive film. And a droplet discharge head having tensile stress as a whole.
【請求項12】 請求項11に記載の液滴吐出ヘッドに
おいて、前記積層膜を形成する膜にはチタン窒化膜、高
温金属膜又はポリシリコン膜が含まれることを特徴とす
る液滴吐出ヘッド。
12. The droplet discharge head according to claim 11, wherein the film forming the laminated film includes a titanium nitride film, a high-temperature metal film, or a polysilicon film.
【請求項13】 液流路の壁面を形成する振動板を有
し、この振動板を変形させることで液滴を吐出する液滴
吐出ヘッドにおいて、前記振動板は絶縁性膜と導電性膜
との積層膜からなり、全体として引張り応力性を有する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
13. A droplet discharge head that has a diaphragm that forms a wall surface of a liquid flow path and discharges droplets by deforming the diaphragm, wherein the diaphragm includes an insulating film and a conductive film. Characterized by having a tensile stress as a whole.
【請求項14】 請求項13に記載の液滴吐出ヘッドに
おいて、前記積層膜を形成する膜にはシリコン窒化膜が
含まれることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
14. The droplet discharge head according to claim 13, wherein the film forming the laminated film includes a silicon nitride film.
【請求項15】 請求項13又は14に記載の液滴吐出
ヘッドにおいて、前記積層膜を形成する膜にはシリコン
酸化膜が含まれることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
15. The droplet discharge head according to claim 13, wherein the film forming the laminated film includes a silicon oxide film.
【請求項16】 請求項13乃至15のいずれかに記載
の液滴吐出ヘッドにおいて、前記積層膜を形成する膜に
はチタン窒化膜、高温金属膜又はポリシリコン膜が含ま
れることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
16. The droplet discharge head according to claim 13, wherein the film forming the laminated film includes a titanium nitride film, a high-temperature metal film, or a polysilicon film. Droplet ejection head.
【請求項17】 液流路の壁面を形成する振動板を有
し、この振動板を変形させることで液滴を吐出する液滴
吐出ヘッドにおいて、前記振動板は引張り応力性を有す
る膜と圧縮応力性を有する膜との積層膜であり、全体と
して引っ張り応力性を有することを特徴とする液滴吐出
ヘッド。
17. A droplet discharge head that has a vibration plate that forms a wall surface of a liquid flow path and discharges a droplet by deforming the vibration plate, wherein the vibration plate is formed of a film having a tensile stress and a compression film. A droplet discharge head which is a laminated film with a film having a stress property and has a tensile stress property as a whole.
【請求項18】 請求項17に記載の液滴吐出ヘッドに
おいて、前記引張り応力性の膜が絶縁性膜、絶縁性膜の
積層膜、導電性膜、導電性膜の積層膜又は絶縁性膜と導
電性膜との積層膜であることを特徴とする液滴吐出ヘッ
ド。
18. The droplet discharge head according to claim 17, wherein the tensile stress film is an insulating film, a laminated film of an insulating film, a conductive film, a laminated film of a conductive film or an insulating film. A droplet discharge head, which is a laminated film with a conductive film.
【請求項19】 請求項17又は18に記載の液滴吐出
ヘッドにおいて、前記圧縮応力性の膜が絶縁性膜である
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
19. The droplet discharge head according to claim 17, wherein the compressive stress film is an insulating film.
【請求項20】 請求項17に記載の液滴吐出ヘッドに
おいて、前記振動板はシリコン窒化膜とシリコン酸化膜
との積層膜であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
20. The droplet discharge head according to claim 17, wherein the vibration plate is a stacked film of a silicon nitride film and a silicon oxide film.
【請求項21】 請求項17に記載の液滴吐出ヘッドに
おいて、前記振動板はチタン窒化膜、高温金属膜、ポリ
シリコン膜又はこれらの2以上の組み合わせの膜とシリ
コン酸化膜との積層膜であることを特徴とする液滴吐出
ヘッド。
21. The droplet discharge head according to claim 17, wherein the vibration plate is a titanium nitride film, a high-temperature metal film, a polysilicon film, or a laminated film of a film of a combination of two or more of these and a silicon oxide film. A droplet discharge head, comprising:
【請求項22】 請求項1乃至21のいずれかに記載の
液滴吐出ヘッドにおいて、このヘッドの吐出密度が30
0dpi以上であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
22. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the discharge density of the head is 30.
A droplet discharge head having a resolution of 0 dpi or more.
【請求項23】 請求項1乃至22のいずれかに記載の
液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板の引張り応力が1
E+11(dyne/cm2)を越えないことを特徴と
する液滴吐出ヘッド。
23. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the diaphragm has a tensile stress of 1%.
E + 11 (dyne / cm 2 ).
【請求項24】 請求項1乃至23のいずれかに記載の
液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板の流路側表面はシ
リコンに高濃度ボロンを拡散した層よりも高い接液性を
有していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
24. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the surface of the diaphragm on the flow path side has a higher liquid contact property than a layer in which high-concentration boron is diffused into silicon. A droplet discharge head characterized in that:
【請求項25】 請求項1乃至24のいずれかに記載の
液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板の厚さが0.3μ
m〜1.5μm厚のシリコン振動板と同等の剛性を有す
る範囲内にあることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
25. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the diaphragm has a thickness of 0.3 μm.
A droplet discharge head having a rigidity equivalent to that of a silicon diaphragm having a thickness of m to 1.5 μm.
【請求項26】 請求項1乃至25のいずれかに記載の
液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板に対向する電極を
有し、前記振動板を静電力で変位させることで液滴を吐
出させることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
26. The droplet discharge head according to claim 1, further comprising an electrode facing the vibration plate, and discharging the liquid droplet by displacing the vibration plate with electrostatic force. A droplet discharge head characterized in that:
【請求項27】 請求項1乃至25のいずれかに記載の
液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板を変形させる電気
機械変換素子を有し、この電気機械変換素子の変位で前
記振動板を変位させることで液滴を吐出させることを特
徴とする液滴吐出ヘッド。
27. The droplet discharge head according to claim 1, further comprising: an electromechanical transducer for deforming the diaphragm, wherein the diaphragm is displaced by displacement of the electromechanical transducer. A droplet discharge head characterized by discharging droplets by the above method.
【請求項28】 インク滴を吐出するノズルと、このノ
ズルが連通するインク流路と、このインク流路内のイン
クを加圧する圧力発生手段とを有するインクジェットヘ
ッドを搭載したインクジェット記録装置において、前記
インクジェットヘッドが前記請求項1乃至27のいずれ
かに記載の液滴吐出ヘッドからなることを特徴とするイ
ンクジェット記録装置。
28. An ink jet recording apparatus equipped with an ink jet head having a nozzle for discharging ink droplets, an ink flow path communicating with the nozzle, and pressure generating means for pressurizing ink in the ink flow path. An ink jet recording apparatus comprising the liquid droplet ejection head according to any one of claims 1 to 27.
【請求項29】 振動板と、この振動板を変形させる駆
動手段とを備えたマイクロアクチュエータにおいて、前
記振動板は全体で引張り応力性を有することを特徴とす
るマイクロアクチュエータ。
29. A microactuator comprising a diaphragm and driving means for deforming the diaphragm, wherein the diaphragm has tensile stress as a whole.
【請求項30】 請求項29に記載のマイクロアクチュ
エータにおいて、前記振動板は絶縁性膜、絶縁性膜の積
層膜、導電性膜、導電性膜の積層膜又は絶縁性膜と導電
性膜との積層膜であることを特徴とするマイクロアクチ
ュエータ。
30. The microactuator according to claim 29, wherein the vibration plate is an insulating film, a laminated film of an insulating film, a conductive film, a laminated film of a conductive film, or a film of an insulating film and a conductive film. A microactuator characterized by being a laminated film.
【請求項31】 振動板と、この振動板を変形させる駆
動手段とを備えたマイクロアクチュエータにおいて、前
記振動板は引張り応力性の膜と圧縮応力性の膜との積層
膜であり、全体で引張り応力性を有することを特徴とす
るマイクロアクチュエータ。
31. In a microactuator comprising a diaphragm and a driving means for deforming the diaphragm, the diaphragm is a laminated film of a film having a tensile stress and a film having a compressive stress. A microactuator having stress properties.
【請求項32】 請求項29乃至31のいずれかに記載
のマイクロアクチュエータにおいて、前記振動板の引張
り応力が1E+11(dyne/cm2)を越えないこ
とを特徴とするマイクロアクチュエータ。
32. The microactuator according to claim 29, wherein a tensile stress of the diaphragm does not exceed 1E + 11 (dyne / cm 2 ).
【請求項33】 請求項29乃至32のいずれかに記載
のマイクロアクチュエータにおいて、前記振動板の厚さ
が0.3μm〜1.5μm厚のシリコン振動板と同等の
剛性を有する範囲内にあることを特徴とするマイクロア
クチュエータ。
33. The microactuator according to claim 29, wherein the thickness of the diaphragm is within a range having a rigidity equivalent to that of a silicon diaphragm having a thickness of 0.3 μm to 1.5 μm. A microactuator characterized by the following.
【請求項34】 請求項29乃至33のいずれかに記載
のマイクロアクチュエータにおいて、前記振動板に対向
する電極を有し、前記振動板を静電力で変位させること
を特徴とするマイクロアクチュエータ。
34. The microactuator according to claim 29, further comprising an electrode facing the diaphragm, wherein the diaphragm is displaced by electrostatic force.
JP2000087844A 2000-03-28 2000-03-28 Droplet ejection head, inkjet recording apparatus, microactuator, image forming apparatus, and apparatus for ejecting droplets Expired - Fee Related JP4067737B2 (en)

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