JP2002046279A - Liquid ejection head and microactuator - Google Patents

Liquid ejection head and microactuator

Info

Publication number
JP2002046279A
JP2002046279A JP2000232849A JP2000232849A JP2002046279A JP 2002046279 A JP2002046279 A JP 2002046279A JP 2000232849 A JP2000232849 A JP 2000232849A JP 2000232849 A JP2000232849 A JP 2000232849A JP 2002046279 A JP2002046279 A JP 2002046279A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
diaphragm
electrode
amorphous silicon
liquid chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000232849A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichiro Miyaguchi
耀一郎 宮口
Takeshi Takemoto
武 竹本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2000232849A priority Critical patent/JP2002046279A/en
Publication of JP2002046279A publication Critical patent/JP2002046279A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem of cost increase. SOLUTION: First and second glass substrates 1 and 3 are anode bonded through a diaphragm 2 of polysilicon film or amorphous silicon film.

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及びマイ
クロアクチュエータに関する。
The present invention relates to a droplet discharge head and a microactuator.

【0002】[0002]

【従来の技術】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として、インク滴を吐出するノ
ズルと、このノズルが連通する液室(吐出室、圧力室、
加圧液室、インク流路等とも称される。)と、この液室
の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極
とを備え、振動板を静電力で変形変位させることで液室
内インクを加圧してノズルからインク滴を吐出させる静
電型マイクロアクチュエータを用いた静電型インクジェ
ットヘッドを搭載したものがある。
2. Description of the Related Art As an ink jet recording apparatus used as an image recording apparatus (image forming apparatus) such as a printer, a facsimile, a copying machine, a plotter, etc., a nozzle for discharging ink droplets and a liquid chamber (discharge chamber, pressure Room,
It is also called a pressurized liquid chamber, an ink flow path, or the like. ), A diaphragm forming the wall surface of the liquid chamber, and an electrode facing the diaphragm, and the diaphragm is deformed and displaced by electrostatic force to pressurize ink in the liquid chamber and eject ink droplets from the nozzles. Some have an electrostatic inkjet head using an electrostatic microactuator to be mounted.

【0003】ここで、静電型インクジェットヘッドとし
ては、例えば、特開平4−52214号公報、特開平3
−293141号公報などに記載されているように、シ
リコン基板からなる第1の基板(振動板基板)にエッチ
ングによって液室とこの液室の一壁面を形成する振動板
とを形成し、この第1の基板の下側に電極を形成した第
2の基板(電極基板)を配置して、振動板に所定ギャッ
プを置いて電極を対向させることで静電型マイクロアク
チュエータを構成し、このアクチュエータの振動板と電
極間に電圧を印加することで、静電力によって振動板を
撓ませて液室の内容積を変化させて液室に連通するノズ
ルからインク滴を吐出させるものが知られている。
Here, as the electrostatic type ink jet head, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
As described in JP-A-293141 or the like, a liquid chamber and a diaphragm forming one wall surface of the liquid chamber are formed by etching on a first substrate (diaphragm substrate) made of a silicon substrate. A second substrate (electrode substrate) having electrodes formed thereon is disposed below the first substrate, and the electrodes are opposed to each other with a predetermined gap between the diaphragms to form an electrostatic microactuator. It is known that a voltage is applied between a vibration plate and an electrode to bend the vibration plate by electrostatic force to change the internal volume of the liquid chamber and eject ink droplets from a nozzle communicating with the liquid chamber.

【0004】この静電力で振動板を変形させる静電型イ
ンクジェットヘッドにおいては、振動板の機械的変形特
性はインク吐出特性に大きく影響するので、振動板の厚
みを高精度に制御する必要がある。
In the electrostatic ink jet head which deforms the diaphragm by the electrostatic force, the mechanical deformation characteristics of the diaphragm greatly affect the ink ejection characteristics, and therefore, it is necessary to control the thickness of the diaphragm with high accuracy. .

【0005】そこで、従来、特開平6−71882号公
報や特開昭53−63880号公報に掲載されているよ
うに、P型高濃度不純物層のエッチング速度が遅いこと
を利用して、シリコン基板にP型高濃度不純物層を形成
し、このP型高濃度不純物層でエッチングをストップさ
せることで、P型高濃度不純物層からなる振動板を形成
することが知られている。
Therefore, as described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 6-71882 and 53-63880, a silicon substrate is utilized by taking advantage of the low etching rate of a P-type high-concentration impurity layer. It is known that a diaphragm made of a P-type high-concentration impurity layer is formed by forming a P-type high-concentration impurity layer on the substrate and stopping the etching at the P-type high-concentration impurity layer.

【0006】また、静電型アクチュエータを用いたイン
クジェットヘッドにおいては、静電力を利用するための
ギャップ精度が重要であり、例えば150dpiを上回る
ような高密度のインクジェットヘッドを製作するには、
振動板と電極とのギャップを1μm以下にしなくてはな
らない。
In an ink jet head using an electrostatic actuator, the gap accuracy for utilizing electrostatic force is important. For example, to manufacture a high density ink jet head exceeding 150 dpi,
The gap between the diaphragm and the electrode must be 1 μm or less.

【0007】そこで、振動板を設ける第1基板及び電極
を設ける第2基板にシリコン基板を用いて、シリコン基
板の直接接合をすることが知られている。この直接接合
は、基板表面に親水化処理を施した後、両基板を静かに
張り合わせ、500〜1200℃程度の高温下で両基板
を接合するものである。
Therefore, it is known that a silicon substrate is used as the first substrate on which the diaphragm is provided and the second substrate on which the electrodes are provided, and the silicon substrate is directly joined. In this direct bonding, after the surfaces of the substrates are subjected to a hydrophilic treatment, the two substrates are gently bonded to each other, and the two substrates are bonded at a high temperature of about 500 to 1200 ° C.

【0008】また、特開平5−50601号公報、特開
平6−71882号公報に記載されているように、第2
基板としてのシリコン基板に異方性エッチングを施して
電極溝を形成したり、第2基板としてパイレックス(登
録商標)ガラス基板を用いて、第1基板であるシリコン
基板とを陽極接合する方法も行われている。この陽極接
合は、300〜450℃程度に加熱した環境下で、接合
すべき基板間に数百ボルトの電圧を印加して接合するも
のである。
Further, as described in JP-A-5-50601 and JP-A-6-71882, the second
Anisotropic etching is performed on a silicon substrate as a substrate to form an electrode groove, and a Pyrex (registered trademark) glass substrate is used as a second substrate and anodically bonded to a silicon substrate as a first substrate. Have been done. This anodic bonding is performed by applying a voltage of several hundred volts between substrates to be bonded in an environment heated to about 300 to 450 ° C.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリコ
ン基板のエッチングによって高濃度P型不純物層からな
る振動板を形成する方法にあっては、シリコン基板のエ
ッチングレートが低く、エッチングに時間がかかるため
にコストが高くなるとともに、高濃度P型不純物層でエ
ッチングが完全に停止するわけではないので、より高精
度厚みの振動板を形成することが困難になる。
However, in the method of forming a diaphragm made of a high-concentration P-type impurity layer by etching a silicon substrate, the etching rate of the silicon substrate is low and the etching takes time. In addition to the increase in cost, the etching does not completely stop at the high-concentration P-type impurity layer, so that it becomes difficult to form a diaphragm having a more accurate thickness.

【0010】また、シリコン基板の直接接合は、上述し
たように500〜1200℃程度の高温下で実施するた
めに加熱、加圧設備が大型化してコストが高くなるとと
もに、液室上部を覆うノズルを形成したノズル基板或い
は単なる蓋部材である天板を接合するときなどの線熱膨
張係数の差によってヘッドが破損することがあり、この
点でも歩留まりが悪くコストが高くなる。
In addition, since the direct bonding of the silicon substrate is performed at a high temperature of about 500 to 1200 ° C. as described above, the heating and pressurizing equipment is increased in size and cost is increased, and a nozzle for covering the upper part of the liquid chamber is used. The head may be damaged due to a difference in linear thermal expansion coefficient when, for example, a nozzle substrate formed with the above or a top plate which is a simple lid member is joined. In this respect, the yield is low and the cost is high.

【0011】したがって、第1基板と第2基板との接
合、或いはこれにノズル板や天板などの第3基板を接合
する場合の接合方法としては陽極接合を用いることが好
ましいが、上述したように不純物拡散層で振動板を形成
したシリコン基板からなる第1基板とパイレックスガラ
ス基板からなる第2基板とを陽極接合で接合する場合に
は、接合拡散層の形成されたシリコン基板に高温下で電
圧を印加するとジヤンクションが破壊されてしまう懸念
があり、また接合強度上も十分でなく、信頼性が低下す
る。
Therefore, it is preferable to use anodic bonding as a bonding method when bonding the first substrate and the second substrate or when bonding a third substrate such as a nozzle plate or a top plate to the first substrate and the second substrate. When a first substrate made of a silicon substrate having a diaphragm formed with an impurity diffusion layer and a second substrate made of a Pyrex glass substrate are bonded by anodic bonding, the silicon substrate having the bonded diffusion layer formed thereon is heated at a high temperature. When a voltage is applied, there is a concern that the junction is destroyed, and the bonding strength is not sufficient, and the reliability is reduced.

【0012】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、低コストで信頼性の高い液滴吐出ヘッド及びマイ
クロアクチュエータを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide a low-cost and highly reliable droplet discharge head and microactuator.

【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、振動板がポリシリ
コン膜又はアモルファスシリコン膜からなる構成とした
ものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a droplet discharge head according to the present invention has a structure in which a diaphragm is made of a polysilicon film or an amorphous silicon film.

【0014】ここで、ポリシリコン膜又はアモルファス
シリコン膜の厚みが200〜50000Åの範囲内であ
ることが好ましい。
Here, it is preferable that the thickness of the polysilicon film or the amorphous silicon film is in the range of 200 to 50,000 °.

【0015】本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液室を形
成する第1基板と電極を形成する第2基板とがポリシリ
コン膜又はアモルファスシリコン膜を介して陽極接合さ
れている構成としたものである。
A droplet discharge head according to the present invention has a structure in which a first substrate forming a liquid chamber and a second substrate forming an electrode are anodically bonded via a polysilicon film or an amorphous silicon film. It is.

【0016】ここで、第1基板及び第2基板がガラス基
板であることが好ましい。また、第1基板上にガラス基
板からなる第3基板をポリシリコン膜又はアモルファス
シリコン膜を介して陽極接合することが好ましい。
Here, it is preferable that the first substrate and the second substrate are glass substrates. Further, it is preferable that a third substrate made of a glass substrate is anodically bonded to the first substrate via a polysilicon film or an amorphous silicon film.

【0017】本発明に係るマイクロアクチュエータは、
空所を形成する第1基板と、空所の壁面を形成する振動
板と、この振動板に対向する電極を設けた第2基板とを
有し、振動板がポリシリコン膜又はアモルファスシリコ
ン膜からなる構成としたものである。ここで、第1基板
と第2基板とをポリシリコン膜又はアモルファスシリコ
ン膜を介して陽極接合することが好ましい。
The microactuator according to the present invention comprises:
A first substrate forming a cavity, a diaphragm forming a wall surface of the cavity, and a second substrate provided with electrodes opposed to the diaphragm, wherein the diaphragm is formed of a polysilicon film or an amorphous silicon film; The configuration is as follows. Here, it is preferable that the first substrate and the second substrate are anodically bonded via a polysilicon film or an amorphous silicon film.

【0018】[0018]

【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は本発明の第1実施形態
に係るインクジェットヘッドの振動板長手方向の断面説
明図、図2は同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図で
ある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of the inkjet head according to the first embodiment of the present invention in the longitudinal direction of the diaphragm, and FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view of the same head in the lateral direction of the diaphragm.

【0019】このインクジェットヘッドは、流路基板で
ある第1ガラス基板1と、第1ガラス基板1の下面に振
動板2を介して設けた電極基板である第2ガラス基板3
とを備え、複数(便宜上1個のみ図示する。)のインク
滴を吐出するノズル4、各ノズル4がノズル連通路5を
介して連通するインク流路である吐出室6、各吐出室6
にインク供給路を兼ねた流体抵抗部7を介して連通する
共通液室8などを形成している。
This ink jet head has a first glass substrate 1 serving as a flow path substrate and a second glass substrate 3 serving as an electrode substrate provided on the lower surface of the first glass substrate 1 via a vibration plate 2.
Nozzles 4 for discharging a plurality of ink droplets (only one is shown for the sake of convenience); a discharge chamber 6 as an ink flow path in which each nozzle 4 communicates via a nozzle communication passage 5;
And a common liquid chamber 8 and the like that communicate with each other via a fluid resistance part 7 also serving as an ink supply path.

【0020】第1ガラス基板1には、ノズル4及びノズ
ル連通路5を形成する溝と、液室6を形成する凹部と、
流体抵抗部7を形成する溝と、共通液室8を形成する凹
部を形成している。この第1ガラス基板1のノズル4及
びノズル連通路5となる溝、液室6及び共通液室8とな
る各貫通穴及び流体抵抗部7となる溝などの流路はサン
ドブラスト工法によって形成している。
The first glass substrate 1 has a groove for forming the nozzle 4 and the nozzle communication path 5, a recess for forming the liquid chamber 6,
A groove forming the fluid resistance portion 7 and a concave portion forming the common liquid chamber 8 are formed. Channels of the first glass substrate 1, such as the nozzle 4 and the groove serving as the nozzle communication path 5, the liquid chamber 6 and the through holes serving as the common liquid chamber 8, and the groove serving as the fluid resistance part 7 are formed by a sandblasting method. I have.

【0021】振動板2は第1ガラス基板1と第2ガラス
基板3との間に接合されて液室6の壁面(底面)を形成
する。この振動板2は、ポリシリコン(P−Si)膜又
はアモルファスシリコン膜で形成している。この振動板
2となるポリシリコン(P−Si)膜又はアモルファス
シリコン膜の膜厚は、200〜50000Å(0.2〜
5μm)の範囲内であることが好ましい。ポリシリコン
(P−Si)膜又はアモルファスシリコン膜の膜厚が2
00Å未満であると、振動板2としての十分な強度が得
られなくなるとともに陽極接合時の接合強度が不充分に
なり、50000Åを超えると、振動板2としての変位
特性が得られ難くなる。
The vibration plate 2 is joined between the first glass substrate 1 and the second glass substrate 3 to form a wall surface (bottom surface) of the liquid chamber 6. The diaphragm 2 is formed of a polysilicon (P-Si) film or an amorphous silicon film. The thickness of the polysilicon (P-Si) film or the amorphous silicon film to be the diaphragm 2 is 200 to 50,000 (0.2 to
5 μm). The thickness of the polysilicon (P-Si) film or the amorphous silicon film is 2
If the angle is less than 00 °, sufficient strength as the diaphragm 2 cannot be obtained, and the joining strength at the time of anodic bonding becomes insufficient. If the angle exceeds 50000 °, it becomes difficult to obtain the displacement characteristics of the diaphragm 2.

【0022】また、第2ガラス基板3にはギャップ及び
電極形成用溝を形成するための凹部14を形成して、こ
の凹部14底面に振動板2に対向する電極(第2の電
極)15を設け、振動板2と電極15との間にギャップ
16を形成し、これらの振動板2と電極15とによって
マイクロアクチュエータ部を構成している。このマイク
ロアクチュエータにおいては液室6が空所となる。
A concave portion 14 for forming a gap and an electrode forming groove is formed in the second glass substrate 3, and an electrode (second electrode) 15 facing the diaphragm 2 is formed on the bottom surface of the concave portion 14. A gap 16 is formed between the vibration plate 2 and the electrode 15, and the vibration plate 2 and the electrode 15 constitute a microactuator. In this microactuator, the liquid chamber 6 is empty.

【0023】そして、電極15の表面にはSiO2膜な
どの絶縁膜17を成膜している。なお、絶縁膜17の膜
厚は50〜5000Å(0.05〜0.5μm)の範囲
内にすることが好ましい。膜厚が0.05μm未満では
電極15の保護膜としての十分な機能を果たさなくな
り、0.5μmを越えると、振動板2と電極15との間
のギャップ16が大きくなりすぎるか、実効的なギャッ
プ(ここでは絶縁膜17表面間のギャップ)が小さくな
りすぎる。
On the surface of the electrode 15, an insulating film 17 such as a SiO 2 film is formed. Preferably, the thickness of the insulating film 17 is in the range of 50 to 5000 ° (0.05 to 0.5 μm). If the thickness is less than 0.05 μm, the electrode 15 will not function sufficiently as a protective film, and if it exceeds 0.5 μm, the gap 16 between the diaphragm 2 and the electrode 15 will be too large or will not be effective. The gap (here, the gap between the surfaces of the insulating films 17) is too small.

【0024】また、電極15としては、Al、Al合
金、Cr、Ni、Ni−Cr、Pt、Au、Mo等の金
属材料や、Ti、TiN、W等の高融点金属などを用い
ることができる。そして、図2に示すように、第2ガラ
ス基板3の凹部14の底面を振動板短手方向で傾斜面に
形成して、この底面に電極15を形成することにより、
振動板2に対して電極15を非平行な状態で配置してい
る。なお、この非平行状態の振動板2と電極15とで形
成されるギャップ16は非平行ギャップと称する。
The electrode 15 may be made of a metal material such as Al, Al alloy, Cr, Ni, Ni-Cr, Pt, Au, Mo, or a high melting point metal such as Ti, TiN, W, or the like. . Then, as shown in FIG. 2, the bottom surface of the concave portion 14 of the second glass substrate 3 is formed as an inclined surface in the short direction of the diaphragm, and the electrode 15 is formed on this bottom surface.
The electrode 15 is arranged in a non-parallel state with respect to the diaphragm 2. The gap 16 formed by the non-parallel diaphragm 2 and the electrode 15 is referred to as a non-parallel gap.

【0025】そして、第1ガラス基板1と第2ガラス基
板3とは振動板2を形成するポリシリコン膜又はアモス
ファスシリコン膜を介して陽極接合で接合している。こ
の陽極接合は、第1ガラス基板1と第2ガラス基板3と
をアライメントをして重ね併せた状態で、例えば200
〜450℃に加熱して、接合界面にDC電圧を印加する
ことによって、第1ガラス基板1と第2ガラス基板3と
は振動板2を形成するポリシリコン膜又はアモスファス
シリコン膜と結合する。
The first glass substrate 1 and the second glass substrate 3 are joined by anodic bonding via a polysilicon film or an amorphous silicon film forming the diaphragm 2. This anodic bonding is performed, for example, in a state where the first glass substrate 1 and the second glass substrate 3 are aligned and overlapped with each other.
The first glass substrate 1 and the second glass substrate 3 are bonded to the polysilicon film or the amorphous silicon film forming the vibration plate 2 by applying a DC voltage to the bonding interface by heating to about 450 ° C.

【0026】この接合は、例えば第1ガラス基板1/S
i/第2ガラス基板3の接合構成において、ガラス成分
中のNa2SiO3が加熱と電場でイオン化し、Naイオ
ンとSiO3イオンに分離し、このNaイオンがSiと
酸素O2反応し、ガラス基板とSi面の中間にNa2Si
3を形成することで行われる。
This bonding is performed, for example, on the first glass substrate 1 / S
In the bonding configuration of the i / second glass substrate 3, Na 2 SiO 3 in the glass component is ionized by heating and an electric field, separated into Na ions and SiO 3 ions, and the Na ions react with Si and oxygen O 2 , Na 2 Si between the glass substrate and the Si surface
This is performed by forming O 3 .

【0027】このように構成したインクジェットヘッド
においては、振動板2と電極15(いずれか一方を共通
電極とし、他方を個別電極とする。)との間に駆動電圧
を印加することによって静電力によって振動板2が変形
変位して、吐出室6の内容積が変化することによってノ
ズル4からインク滴が吐出される。
In the ink jet head configured as described above, a driving voltage is applied between the vibration plate 2 and the electrode 15 (one of which is a common electrode and the other is an individual electrode) to generate electrostatic force. When the diaphragm 2 is deformed and displaced, and the internal volume of the ejection chamber 6 changes, ink droplets are ejected from the nozzle 4.

【0028】このインクジェットヘッドにおいては、振
動板の変位駆動方式として振動板2を電極15に当接さ
せないで状態で電極15側に変位させて、この状態から
放電して振動板2を復帰させることでインク滴を吐出さ
せる非当接駆動方式も可能であるが、振動板2を電極1
5に当接するまで変位させて、この状態から放電して振
動板2を復帰させることでインク滴を吐出させる当接駆
動方式の方が安定したインク滴吐出を行うことができ
る。
In this ink jet head, the vibration plate 2 is displaced toward the electrode 15 in a state where the vibration plate 2 is not brought into contact with the electrode 15 as a displacement driving method of the vibration plate, and the diaphragm 2 is returned by discharging from this state. Although a non-contact drive system in which ink droplets are ejected by the
The contact drive method in which the ink droplets are ejected by displacing the diaphragm until it comes into contact with the diaphragm 5 and discharging from this state to return the diaphragm 2 can perform more stable ink droplet ejection.

【0029】ここで、電極15は傾斜しているので、駆
動電圧を印加したとき、振動板2は電極15との間のギ
ャップ長の短い部分から変位を発生し始め、漸次ギャッ
プ長が短くなるので、極めて低電圧で振動板2が変形変
位を開始する。すなわち、静電アクチュエータは振動板
2と電極15との間に発生する静電力と振動板2の剛性
力の釣り合いにより動作するが、この静電力は2つの電
極間の距離tの二乗に反比例するので、電極間距離tが
小さいほどより低い電圧Vで所望の静電力を得ることが
できる。
Here, since the electrode 15 is inclined, when a driving voltage is applied, the diaphragm 2 starts to generate displacement from a portion having a short gap length with the electrode 15, and the gap length gradually decreases. Therefore, the diaphragm 2 starts deforming and displacing at an extremely low voltage. That is, the electrostatic actuator operates by balancing the electrostatic force generated between the diaphragm 2 and the electrode 15 and the rigidity of the diaphragm 2, and this electrostatic force is inversely proportional to the square of the distance t between the two electrodes. Therefore, a desired electrostatic force can be obtained at a lower voltage V as the distance t between the electrodes is smaller.

【0030】したがって、振動板2と電極15との間の
ギャップ16は振動板2の端部側が小さくなっているた
めに、駆動電圧の印加に従って振動板2の変位は距離t
が小さい端部から開始する。そして、振動板2の端部の
変位開始に従い、振動板2と電極15との間隔が順次小
さくなり、小さな電圧増加で大きな変位量が得られる。
Therefore, since the gap 16 between the diaphragm 2 and the electrode 15 is small on the end side of the diaphragm 2, the displacement of the diaphragm 2 changes by the distance t according to the application of the driving voltage.
Starts from the smaller end. Then, as the displacement of the end of the diaphragm 2 starts, the distance between the diaphragm 2 and the electrode 15 gradually decreases, and a large displacement can be obtained with a small increase in voltage.

【0031】また、このインクジェットヘッドにおいて
は、振動板2をポリシリコン膜又はアモルファスシリコ
ン膜から形成しているので、厚み精度の高い振動板2を
得られるとともに、ポリシリコン膜又はアモルファスシ
リコン膜はガラス基板との接合が可能なことから第1基
板1及び第2基板3を上述したようにガラス基板で形成
して強固な陽極接合をすることができ、シリコン基板を
用いる場合に比べて低コスト化を図ることができる。
Further, in this ink jet head, since the diaphragm 2 is formed of a polysilicon film or an amorphous silicon film, the diaphragm 2 having high thickness accuracy can be obtained, and the polysilicon film or the amorphous silicon film is made of glass. Since the first substrate 1 and the second substrate 3 can be bonded to a substrate, a strong anodic bonding can be performed by forming the first substrate 1 and the second substrate 3 from the glass substrate as described above, and the cost can be reduced as compared with the case where a silicon substrate is used. Can be achieved.

【0032】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3及び図4を参照して説明す
る。なお、図3は同ヘッドの振動板長手方向の断面説明
図、図4は同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図であ
る。このインクジェットヘッドは、液室等の流路を形成
して振動板を設ける流路基板である第1ガラス基板21
と、この第1ガラス基板21の下側に振動板22を介し
て設けた電極を設ける電極基板である第2ガラス基板2
3と、ノズル板である第3ガラス基板24とを備え、複
数(便宜上1個のみ図示する。)のインク滴を吐出する
ノズル25、各ノズル25が連通する液室である吐出室
26、各吐出室26にインク供給路を兼ねた流体抵抗部
27を介して連通する共通液室28などを形成してい
る。
Next, an ink jet head according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 is an explanatory cross-sectional view of the head in the longitudinal direction of the diaphragm, and FIG. 4 is an explanatory cross-sectional view of the head in the lateral direction of the diaphragm. This inkjet head has a first glass substrate 21 which is a flow path substrate on which a flow path such as a liquid chamber is formed and a diaphragm is provided.
And a second glass substrate 2 which is an electrode substrate on which electrodes provided below the first glass substrate 21 via a diaphragm 22 are provided.
3 and a third glass substrate 24 serving as a nozzle plate, nozzles 25 for discharging a plurality of (only one is shown for convenience) ink droplets, a discharge chamber 26 as a liquid chamber to which each nozzle 25 communicates, A common liquid chamber 28 and the like communicating with the discharge chamber 26 via a fluid resistance part 27 also serving as an ink supply path are formed.

【0033】第1ガラス基板21には、液室26を形成
する貫通穴(凹部)と、流体抵抗部27を形成する溝
と、共通液室28を形成する貫通穴を形成し、第1ガラ
ス基板1の底面にポリシリコン膜又はアモルファスシリ
コン膜からなる振動板22を設けている。この第1ガラ
ス基板21の液室26及び共通液室28となる各貫通穴
及び流体抵抗部27となる溝などの流路は第1ガラス基
板21に振動板22を形成した後ガラス基板をエッチン
グすることによって形成している。
The first glass substrate 21 is formed with a through hole (recess) forming the liquid chamber 26, a groove forming the fluid resistance portion 27, and a through hole forming the common liquid chamber 28. A diaphragm 22 made of a polysilicon film or an amorphous silicon film is provided on the bottom surface of the substrate 1. After the diaphragm 22 is formed on the first glass substrate 21, the through-holes serving as the liquid chamber 26 and the common liquid chamber 28 and the grooves serving as the fluid resistance portion 27 are formed on the first glass substrate 21 and then the glass substrate is etched. It is formed by doing.

【0034】また、第2ガラス基板22にはギャップ及
び電極形成用溝を形成するための凹部34を形成して、
この凹部34底面に振動板22に対向する電極(第2の
電極)35を設け、振動板22と電極35との間にギャ
ップ36を形成し、これらの振動板22と電極35とに
よってマイクロアクチュエータ部を構成している。そし
て、電極35の表面にはSiO2膜などの絶縁膜37を
成膜している。なお、電極材料等は前記第1実施形態と
同様である。
A concave portion 34 for forming a gap and a groove for forming an electrode is formed in the second glass substrate 22.
An electrode (second electrode) 35 facing the vibration plate 22 is provided on the bottom surface of the concave portion 34, a gap 36 is formed between the vibration plate 22 and the electrode 35, and the microactuator is formed by the vibration plate 22 and the electrode 35. Unit. Then, an insulating film 37 such as a SiO 2 film is formed on the surface of the electrode 35. The electrode materials and the like are the same as in the first embodiment.

【0035】そして、この実施形態においては、図4に
示すように、第2ガラス基板22の凹部24の底面を振
動板22と平行に形成して、この底面に電極35を形成
することにより、振動板22に対して電極35を平行な
状態で配置している。なお、この平行状態の振動板22
と電極35とで形成されるギャップ36は非平行ギャッ
プと称する。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, the bottom surface of the concave portion 24 of the second glass substrate 22 is formed in parallel with the vibration plate 22, and the electrode 35 is formed on this bottom surface. The electrode 35 is arranged in parallel with the diaphragm 22. In addition, the diaphragm 22 in the parallel state
The gap 36 formed by the electrodes 35 is referred to as a non-parallel gap.

【0036】第3ガラス基板24には共通液室28に外
部からインクを供給するインク供給口29を形成してい
る。
An ink supply port 29 for supplying ink from outside to the common liquid chamber 28 is formed in the third glass substrate 24.

【0037】そして、この実施形態においても、第1ガ
ラス基板21と第2ガラス基板23とは振動板22を形
成するポリシリコン膜又はアモスファスシリコン膜を介
して陽極接合で接合している。それとともに、第1ガラ
ス基板21と第3ガラス基板23は、第3ガラス基板2
3の液室側面にポリシリコン膜又はアモスファスシリコ
ン膜30を形成して、このポリシリコン膜又はアモスフ
ァスシリコン膜30を介して陽極接合で接合している。
Also in this embodiment, the first glass substrate 21 and the second glass substrate 23 are joined by anodic bonding via a polysilicon film or an amorphous silicon film forming the diaphragm 22. At the same time, the first glass substrate 21 and the third glass substrate 23
A polysilicon film or an amorphous silicon film 30 is formed on the side surface of the liquid chamber 3 and anodically bonded through the polysilicon film or the amorphous silicon film 30.

【0038】このように液室を設ける第1ガラス基板と
電極を設ける第2ガラス基板及びノズル板(第1実施形
態と同様な滴吐出方向である場合には単なる天板でよ
い。)となる第3基板とを、ポリシリコン膜又はアモス
ファスシリコン膜を介して陽極接合で接合することによ
って、強固な接合を行うことができて、信頼性が向上す
るとともに、すべてをガラス基板で形成できるのでこの
点でも低コスト化を図れる。
Thus, the first glass substrate on which the liquid chamber is provided, the second glass substrate on which the electrodes are provided, and the nozzle plate (when the droplet ejection direction is the same as in the first embodiment, a simple top plate may be used). By bonding the third substrate to the third substrate by anodic bonding via a polysilicon film or an amorphous silicon film, a strong bonding can be performed, and the reliability can be improved. Also in this respect, cost reduction can be achieved.

【0039】なお、上記各実施形態においては、第1基
板、第2基板、第3基板の全てをガラス基板とした例で
説明したが、SUSなどの金属やシリコン基板を用いる
こともできる。また、本発明をインクジェットヘッドに
適用した例で説明しているが、振動板と電極とを用いる
その他の静電型アクチュエータにも同様に適用すること
ができる。さらに、上記実施形態ではノズル等を第3ガ
ラス基板で形成しているが、ノズル等を他の材質のもの
で形成することもできる。さらにまた、電極の傾斜領域
は直線的な傾斜としたが、曲線的な傾斜とすることもで
きる。
In each of the above embodiments, the first substrate, the second substrate, and the third substrate are all described as glass substrates, but a metal such as SUS or a silicon substrate may be used. Further, although the present invention has been described using an example in which the present invention is applied to an ink jet head, the present invention can be similarly applied to other electrostatic actuators using a diaphragm and electrodes. Further, in the above embodiment, the nozzles and the like are formed of the third glass substrate, but the nozzles and the like may be formed of other materials. Furthermore, although the inclined region of the electrode has a linear inclination, it may have a curved inclination.

【0040】[0040]

【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、振動板がポリシリコン膜又はアモ
ルファスシリコン膜からなる構成としたので、低コスト
化及び信頼性の向上を図れる。
As described above, according to the droplet discharge head according to the present invention, since the diaphragm is made of a polysilicon film or an amorphous silicon film, the cost can be reduced and the reliability can be improved. .

【0041】ここで、ポリシリコン膜又はアモルファス
シリコン膜の厚みが200〜50000Åの範囲内とす
ることによって、安定した振動板変位特性と接合強度が
得られる。
Here, by setting the thickness of the polysilicon film or the amorphous silicon film in the range of 200 to 50,000 °, stable diaphragm displacement characteristics and bonding strength can be obtained.

【0042】本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、液
室を形成する第1基板と電極を形成する第2基板とがポ
リシリコン膜又はアモルファスシリコン膜を介して陽極
接合されているので、低コスト化及び信頼性の向上を図
れる。
According to the droplet discharge head of the present invention, the first substrate forming the liquid chamber and the second substrate forming the electrodes are anodically bonded via the polysilicon film or the amorphous silicon film. Cost can be reduced and reliability can be improved.

【0043】ここで、第1基板及び第2基板をガラス基
板とすることによって低コスト化を図れる。また、第1
基板上にガラス基板からなる第3基板をポリシリコン膜
又はアモルファスシリコン膜を介して陽極接合すること
によって、更に低コスト化を図れる。
Here, the cost can be reduced by using the first substrate and the second substrate as glass substrates. Also, the first
The cost can be further reduced by anodically bonding a third substrate made of a glass substrate on the substrate via a polysilicon film or an amorphous silicon film.

【0044】本発明に係るマイクロアクチュエータによ
れば、空所を形成する第1基板と、空所の壁面を形成す
る振動板と、この振動板に対向する電極を設けた第2基
板とを有し、振動板がポリシリコン膜又はアモルファス
シリコン膜からなる構成としたので、低コスト化及び信
頼性の向上を図れる。ここで、第1基板と第2基板とを
ポリシリコン膜又はアモルファスシリコン膜を介して陽
極接合することによって一層の低コスト化を図れる。
According to the microactuator of the present invention, the microactuator includes the first substrate that forms the cavity, the diaphragm that forms the wall surface of the cavity, and the second substrate that is provided with electrodes facing the diaphragm. Since the diaphragm is made of a polysilicon film or an amorphous silicon film, the cost can be reduced and the reliability can be improved. Here, the cost can be further reduced by anodically bonding the first substrate and the second substrate via a polysilicon film or an amorphous silicon film.

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

【図1】本発明の第1実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの長手方向の断面説明図
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view in a longitudinal direction of an inkjet head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同ヘッドの短手方向の断面説明図FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view of the head in a lateral direction.

【図3】本発明の第1実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの長手方向の断面説明図
FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view in a longitudinal direction of the inkjet head according to the first embodiment of the present invention.

【図4】同ヘッドの短手方向の断面説明図FIG. 4 is an explanatory cross-sectional view of the head in a lateral direction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第1ガラス基板、2…振動板、3…第2ガラス基
板、24…第3ガラス基板、4…ノズル、6…吐出室、
7…流体抵抗部、8…共通液室、15…電極、30…ポ
リシリコン膜又はアモルファスシリコン膜。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st glass substrate, 2 ... diaphragm, 3 ... 2nd glass substrate, 24 ... 3rd glass substrate, 4 ... nozzle, 6 ... discharge chamber,
7: fluid resistance portion, 8: common liquid chamber, 15: electrode, 30: polysilicon film or amorphous silicon film.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液滴を吐出するノズルと、このノズルが
連通する液室と、この液室の壁面を形成する振動板と、
この振動板に対向する電極とを有し、前記振動板を静電
力で変形変位させて前記ノズルから液液を吐出させる液
滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板がポリシリコン膜又
はアモルファスシリコン膜からなることを特徴とする液
滴吐出ヘッド。
A nozzle for discharging a droplet, a liquid chamber communicating with the nozzle, a diaphragm forming a wall surface of the liquid chamber,
An electrode opposed to the diaphragm, wherein the diaphragm is deformed and displaced by electrostatic force to discharge a liquid from the nozzle, wherein the diaphragm is made of a polysilicon film or an amorphous silicon film. A droplet discharge head characterized in that:
【請求項2】 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記ポリシリコン膜又はアモルファスシリコン膜の
厚みが200〜50000Åの範囲内であることを特徴
とする液滴吐出ヘッド。
2. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the thickness of the polysilicon film or the amorphous silicon film is in a range of 200 to 50,000 °.
【請求項3】 液滴を吐出するノズルと、このノズルが
連通する液室と、この液室の壁面を形成する振動板と、
この振動板に対向する電極とを有し、前記振動板を静電
力で変形変位させて前記ノズルから液液を吐出させる液
滴吐出ヘッドにおいて、前記液室を形成する第1基板と
前記電極を形成する第2基板とがポリシリコン膜又はア
モルファスシリコン膜を介して陽極接合されていること
を特徴とする液滴吐出ヘッド。
3. A nozzle for discharging liquid droplets, a liquid chamber communicating with the nozzle, a diaphragm forming a wall surface of the liquid chamber,
An electrode opposed to the diaphragm, wherein the diaphragm is deformed and displaced by electrostatic force to discharge a liquid liquid from the nozzle, wherein the first substrate forming the liquid chamber and the electrode are A droplet discharge head, wherein the second substrate to be formed is anodically bonded via a polysilicon film or an amorphous silicon film.
【請求項4】 請求項3に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記第1基板及び第2基板がガラス基板であること
を特徴とする液滴吐出ヘッド。
4. The droplet discharge head according to claim 3, wherein the first substrate and the second substrate are glass substrates.
【請求項5】 請求項3又は4に記載の液滴吐出ヘッド
において、前記第1基板上にガラス基板からなる第3基
板をポリシリコン膜又はアモルファスシリコン膜を介し
て陽極接合したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
5. The droplet discharge head according to claim 3, wherein a third substrate made of a glass substrate is anodically bonded to the first substrate via a polysilicon film or an amorphous silicon film. Droplet discharge head.
【請求項6】 空所を形成する第1基板と、前記空所の
壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極を
設けた第2基板とを有し、前記振動板を静電力で変形変
位させるマイクロアクチュエータにおいて、前記振動板
がポリシリコン膜又はアモルファスシリコン膜からなる
ことを特徴とするマイクロアクチュエータ。
6. A vibrating plate that forms a cavity, a diaphragm that forms a wall surface of the cavity, and a second substrate provided with an electrode facing the diaphragm, wherein the vibrating plate is static. A microactuator for deforming and displacing with electric power, wherein the diaphragm is made of a polysilicon film or an amorphous silicon film.
【請求項7】 請求項6に記載のマイクロアクチュエー
タにおいて、前記第1基板と第2基板とをポリシリコン
膜又はアモルファスシリコン膜を介して陽極接合したこ
とを特徴とするマイクロアクチュエータ。
7. The microactuator according to claim 6, wherein the first substrate and the second substrate are anodically bonded via a polysilicon film or an amorphous silicon film.
JP2000232849A 2000-08-01 2000-08-01 Liquid ejection head and microactuator Pending JP2002046279A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000232849A JP2002046279A (en) 2000-08-01 2000-08-01 Liquid ejection head and microactuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000232849A JP2002046279A (en) 2000-08-01 2000-08-01 Liquid ejection head and microactuator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002046279A true JP2002046279A (en) 2002-02-12

Family

ID=18725463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000232849A Pending JP2002046279A (en) 2000-08-01 2000-08-01 Liquid ejection head and microactuator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002046279A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4442715B2 (en) Actuator
JP3166268B2 (en) Ink jet print head and method of manufacturing the same
JP2005238540A (en) Fluid driving device, manufacturing method for fluid driving device, electrostatically driven fluid discharging apparatus, and manufacturing method for electrostatically driven fluid discharging apparatus
JP2002067307A (en) Liquid drop jet head
JP2002046279A (en) Liquid ejection head and microactuator
JP3218664B2 (en) Inkjet print head
JP2002046282A (en) Liquid drop ejection head and microactuator
JPH03288649A (en) Liquid jet head
JPH10304685A (en) Electrostatic actuator and ink jet head using it
JPH09327911A (en) Ink jet printer head
JP2008265013A (en) Liquid droplet ejection head, liquid droplet ejector, manufacturing method for liquid droplet ejection head, and manufacturing method for liquid droplet ejector
JP3552854B2 (en) Ink jet recording head and method of manufacturing the same
JP2002127415A (en) Liquid drop ejection head and its manufacturing method
JPH11138794A (en) Liquid jet recorder
JP2004066537A (en) Process for manufacturing liquid ejection head
JP2001010036A (en) Ink jet head and its manufacture and ink jet recording apparatus
JP4307637B2 (en) Ink jet head and image forming apparatus
JP2002248757A (en) Ink-jet head
JP2002059548A (en) Liquid drop jet head
JP2001010052A (en) Electrostatic actuator and ink jet head
JP2002052707A (en) Electrostatic ink jet head, its manufacturing method, and imaging apparatus comprising it
JPH0920008A (en) Ink jet head, manufacture thereof, and printer equipped with the ink jet head
JP2001300421A (en) Electrostaic actuator and liquid jet apparatus using the same
JP2001030484A (en) Ink jet head
JP2001010047A (en) Ink jet head and its manufacture