JP2003182070A - Liquid drop ejection head and its manufacturing method, ink cartridge, ink jet recorder, microactuator, micropump, optical device - Google Patents

Liquid drop ejection head and its manufacturing method, ink cartridge, ink jet recorder, microactuator, micropump, optical device

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JP2003182070A
JP2003182070A JP2001382859A JP2001382859A JP2003182070A JP 2003182070 A JP2003182070 A JP 2003182070A JP 2001382859 A JP2001382859 A JP 2001382859A JP 2001382859 A JP2001382859 A JP 2001382859A JP 2003182070 A JP2003182070 A JP 2003182070A
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JP
Japan
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droplet discharge
discharge head
electrodes
electrode
film
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Application number
JP2001382859A
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Japanese (ja)
Inventor
Manabu Nishimura
学 西村
Akira Shimizu
明 清水
Koji Onishi
晃二 大西
Kunihiro Yamanaka
邦裕 山中
Kenichiro Hashimoto
憲一郎 橋本
Makoto Tanaka
田中  誠
Tadashi Mimura
忠士 三村
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
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that a high ejection efficiency cannot be attained at a low cost. <P>SOLUTION: An insulating film 11 is formed on a diaphragm 10 and conductive structures are provided on the surface of the insulating film 11 while being isolated electrically from each other. A plurality of electrodes 14 having a width narrower on the fixed end part 14A side than on the free end part 14B side are provided. The diaphragm 10 is deformed by generating an electrostatic force between the electrodes 14 and 14. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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その
製造方法、インクカートリッジ、インクジェット記録装
置、マイクロアクチュエータ、マイクロポンプ、光学デ
バイスに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a droplet discharge head and its manufacturing method, an ink cartridge, an ink jet recording apparatus, a micro actuator, a micro pump and an optical device.

【0002】[0002]

【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の
画像記録装置或いは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単一又は
複数のノズル孔と、このノズル孔が連通する吐出室(イ
ンク室、液室、加圧液室、圧力室、インク流路等とも称
される。)と、吐出室内のインクを加圧する圧力を発生
する圧力発生手段とを備えて、圧力発生手段で発生した
圧力で吐出室内インクを加圧することによってノズル孔
からインク滴を吐出させる。
2. Description of the Related Art An ink jet head, which is a liquid drop ejection head used in an ink jet recording apparatus used as an image recording apparatus such as a printer, a facsimile, a copying machine or an image forming apparatus, has a single or a plurality of nozzle holes for ejecting ink droplets. And a discharge chamber (also referred to as an ink chamber, a liquid chamber, a pressurized liquid chamber, a pressure chamber, an ink flow path, etc.) communicating with the nozzle hole, and a pressure generation for generating a pressure for pressurizing the ink in the discharge chamber. And ejecting ink droplets from the nozzle holes by pressurizing the ink in the ejection chamber with the pressure generated by the pressure generating means.

【0003】なお、液滴吐出ヘッドとしては、例えば液
体レジストを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、DN
Aの試料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドなどもあ
るが、以下ではインクジェットヘッドを中心に説明す
る。また、液滴吐出ヘッドのアクチュエータ部分を構成
するマイクロアクチュエータ、例えばマイクロポンプ、
マイクロ光変調デバイスなどの光学デバイス、マイクロ
スイッチ(マイクロリレー)、マルチ光学レンズのアク
チュエータ(光スイッチ)、マイクロ流量計、圧力セン
サなどにも適用することができる。
As the droplet discharge head, for example, a droplet discharge head for discharging a liquid resist as droplets, DN
There is also a droplet discharge head that discharges the sample A as droplets, but in the following, an inkjet head will be mainly described. In addition, a microactuator, such as a micropump, that constitutes the actuator portion of the droplet discharge head,
It can also be applied to optical devices such as micro light modulation devices, micro switches (micro relays), actuators (optical switches) of multi-optical lenses, micro flow meters, pressure sensors, and the like.

【0004】ところで、液滴吐出ヘッドとしては、圧力
発生手段として圧電素子などの電気機械変換素子を用い
て吐出室の壁面を形成している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、吐出内に
配設した発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いてイン
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(サーマル型)のもの、吐出室の壁面を形成す
る振動板を静電力で変形させることでインク滴を吐出さ
せる静電型のものなどがある。
By the way, as a droplet discharge head, an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element is used as a pressure generating means to deform and displace a vibrating plate forming the wall surface of the discharge chamber to discharge ink droplets. Type, bubble type (thermal type) in which bubbles are generated by film boiling of ink and ink droplets are discharged by using an electrothermal conversion element such as a heating resistor arranged in the discharge, wall surface of discharge chamber There is an electrostatic type in which an ink droplet is ejected by deforming a vibration plate that forms an electrostatic force.

【0005】近年、環境問題から鉛フリーであるバブル
型、静電型が注目を集め、鉛フリーに加え、低消費電力
の観点からも環境に影響が少ない、静電型のものが複数
提案されている。
In recent years, a lead-free bubble type and an electrostatic type have been attracting attention due to environmental problems. In addition to lead-free, a plurality of electrostatic types have been proposed which have little influence on the environment from the viewpoint of low power consumption. ing.

【0006】この静電型ヘッドの中には、振動板をイン
ク室側に押し込みインク室内の内容積を小さくすること
でインク滴を吐出させる押し打ち法で駆動するものと、
振動板をインク室の外側方向の力で変形させインク室内
の内容積を広げた状態から元の内容積になるように振動
板の変位を元に戻すことでインク滴を吐出させる引き打
ち法で駆動するものとがある。
In this electrostatic head, a vibrating plate is pushed to the ink chamber side to reduce the internal volume of the ink chamber, thereby driving the ink droplets by a pushing method.
It is a knock-out method that ejects ink droplets by deforming the vibration plate with the force in the outer direction of the ink chamber and returning the displacement of the vibration plate to the original inner volume from the state where the inner volume of the ink chamber is expanded. Some are driven.

【0007】押し打ち法タイプの静電型ヘッドとして
は、例えば特開平2−266943号公報に記載されて
いるように、一対の電極対の間にインクが充填されてお
り、片方あるいは両方の電極が振動板として働く形態
で、電極間に電圧を印加することによって電極間に静電
引力が働き、電極(振動板)が変形しそれによってイン
クが押し出され吐出するものがある。また、特開200
0−15805号公報に記載されているように、シリコ
ン基板からなる振動板表面に突起部を設け、この突起部
に電極を形成し、電極に電圧を印加することによって突
起部間に作用するという静電力によって振動板を変形さ
せ、インクを吐出するものもある。
As a push type electrostatic head, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-266943, ink is filled between a pair of electrodes, and one or both electrodes are filled. There is a type in which the ink acts as a vibrating plate, and when a voltage is applied between the electrodes, an electrostatic attractive force acts between the electrodes, and the electrodes (vibrating plate) are deformed, whereby the ink is pushed out and ejected. In addition, JP-A-200
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 0-15805, a protrusion is provided on the surface of a diaphragm made of a silicon substrate, electrodes are formed on the protrusion, and a voltage is applied to the electrodes to act between the protrusions. There is also one that deforms the diaphragm by electrostatic force to eject ink.

【0008】引き打ち法としては、例えば特開平6−7
1882号公報に記載されているように、一対の電極対
がエアギャップを介して設けられており、片方の電極が
振動板として働き、振動板の対向する電極と反対側にイ
ンクが充填されるインク室が形成され、電極間(振動板
−電極間)に電圧を印加することによって電極間に静電
引力が働き、電極(振動板)が変形し、電圧を除去する
と振動板が弾性力によってもとの状態に戻り、その力を
用いてインクを吐出するものがある。また、特開200
1−47624号公報に記載されているように、櫛歯状
に形成され互いに入れ子になった電極対の片方に振動板
を備え、電極対に電圧を印加することによって櫛歯間に
静電力引力を発生させ、電極の変位により振動板を変形
させ、電圧を切った時に振動板の弾性力でインクを吐出
するものもある。
As the pulling-out method, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-7
As described in Japanese Patent No. 1882, a pair of electrodes is provided via an air gap, one electrode functions as a diaphragm, and ink is filled on the opposite side of the diaphragm to the opposing electrode. An ink chamber is formed, and by applying a voltage between the electrodes (between the vibrating plate and the electrode), an electrostatic attractive force acts between the electrodes, the electrodes (vibrating plate) are deformed, and when the voltage is removed, the vibrating plate becomes elastic. Some return to the original state and use the force to eject ink. In addition, JP-A-200
As described in JP-A-1-47624, a vibrating plate is provided on one side of electrode pairs formed in a comb shape and nested with each other, and electrostatic force attractive force is generated between the comb teeth by applying a voltage to the electrode pair. Is generated, the diaphragm is deformed by the displacement of the electrode, and the ink is ejected by the elastic force of the diaphragm when the voltage is cut off.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平2−266943号公報記載の液滴吐出ヘッドにあ
っては、電極間にインクを充填しているので必然的に電
極間距離が大きくなる。電極間に働く静電力は電極間距
離の2乗に反比例するので電極間距離が大きくなると必
要な電圧が非常に大きくなってしまうという問題があ
る。この場合、インクの誘電率によってある程度電圧を
下げることはできるが、電極間距離の影響が大きいので
あまり効果がない。また、インクの誘電率を大きくする
必要がある、あるいはインクに電界がかかることよりイ
ンクの自由度は小さくなる。そのため、インクの色、p
H、粘度などのインク物性に制限が加わり、高画質化が
困難であるという課題がある。
However, in the droplet discharge head described in Japanese Patent Laid-Open No. 2-266943, since the ink is filled between the electrodes, the distance between the electrodes inevitably becomes large. Since the electrostatic force acting between the electrodes is inversely proportional to the square of the distance between the electrodes, there is a problem that the required voltage becomes very large as the distance between the electrodes increases. In this case, the voltage can be lowered to some extent depending on the dielectric constant of the ink, but it is not so effective because the distance between the electrodes has a great influence. In addition, the degree of freedom of the ink decreases because it is necessary to increase the dielectric constant of the ink or an electric field is applied to the ink. Therefore, the ink color, p
There is a problem that it is difficult to achieve high image quality because the physical properties of the ink such as H and viscosity are limited.

【0010】また、前記特開平6−71882号公報記
載の液滴吐出ヘッドにあっては、電極間にインクを充填
していないのでインクに対する制限が少なく高画質化に
は有利である。しかしながら、低電圧化のためには電極
間のエアギャップを非常に小さくしなければならず、そ
のような微小なギャップを精度良く、バラツキ少なく形
成するのは非常に困難であり、歩留まりが上がらないと
いった問題がある。また振動板の弾性力によってインク
を吐出する、いわゆる引き打ちの方法であるので、振動
板はインクを吐出するだけの剛性が必要であり、そのよ
うな剛性の振動板を静電力で引き付けるため電圧が高く
なってしまうといった課題がある。
Further, in the droplet discharge head described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-71882, since ink is not filled between the electrodes, there is less restriction on the ink and it is advantageous for high image quality. However, in order to reduce the voltage, the air gap between the electrodes must be made extremely small, and it is very difficult to form such a minute gap with high accuracy and with little variation, and the yield does not increase. There is such a problem. In addition, since it is a so-called pull-out method in which ink is ejected by the elastic force of the diaphragm, the diaphragm needs to have a rigidity sufficient to eject ink, and a voltage for attracting such a diaphragm with electrostatic force is applied. There is a problem that it becomes high.

【0011】さらに、前記特開2001−47624号
公報記載の液滴吐出ヘッドにあっては、櫛歯状電極を用
いているので変位量は大きくすることができるが、発生
力は非常に小さく、インクを吐出するだけの発生力を得
ようとした場合、非常に電圧が高くなってしまう。しか
も、構造が複雑であるので作製が困難であり、コスト高
となってしまうという課題がある。
Further, in the droplet discharge head described in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 2001-47624, since the comb-teeth-shaped electrode is used, the displacement amount can be increased, but the generated force is very small, If an attempt is made to obtain the force required to eject ink, the voltage will become extremely high. Moreover, since the structure is complicated, it is difficult to manufacture, and the cost increases.

【0012】また、前記特開2000−15805号公
報記載の液滴吐出ヘッドにあっては、導電性を有するシ
リコン基板で形成した振動板に突起部を設けて、この突
起部に導電性部材の電極を形成しているので、シリコン
振動板を介して各電極間が同電位になって静電力が発生
せず、振動板を変形できないという課題がある。
Further, in the droplet discharge head described in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 2000-15805, a vibrating plate formed of a conductive silicon substrate is provided with a protrusion, and the protrusion is provided with a conductive member. Since the electrodes are formed, there is a problem in that the electrodes cannot be deformed because the electrostatic potential is not generated between the electrodes via the silicon diaphragm and the electrostatic potential is not generated.

【0013】しかも、振動板に突起部を形成して、この
突起部に電極を付けなければならず、そのような立体微
細構造の表面に電極を付けるのは困難であり、電極がう
まく形成されない部分ができたり、バラツキが生じたり
で、安定して製造できなく歩留まりが悪いという課題が
ある。さらに、低電圧化のためには突起間の間隔は狭く
しなければならないが、そのような狭い間隔の中に電極
を形成するのは困難であり、また狭い突起間に電極を形
成するとショートしてしまうという不良が生じたりす
る。
In addition, it is necessary to form a protrusion on the diaphragm and attach an electrode to this protrusion, and it is difficult to attach an electrode to the surface of such a three-dimensional fine structure, and the electrode is not formed well. There is a problem that a part is formed or variation occurs, stable manufacturing cannot be performed, and yield is low. Furthermore, in order to reduce the voltage, it is necessary to narrow the gap between the protrusions, but it is difficult to form electrodes in such a narrow gap, and if electrodes are formed between the narrow protrusions, short-circuiting occurs. There is a defect that it will happen.

【0014】また、突起部に電極を形成することは、立
体構造でのフォトリソ工程はレジストコート、露光など
が困難であることから、一般的な方法では不可能であ
り、そのため特別な装置を使用したり、製造工程が長く
なったりしてコスト高となってしまうという課題があ
る。
Further, it is not possible to form electrodes on the protrusions by a general method because it is difficult to perform resist coating and exposure in the photolithography process in a three-dimensional structure. Therefore, a special device is used. However, there is a problem that the cost increases due to the increase in manufacturing process and the lengthening of the manufacturing process.

【0015】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、低コストで、滴吐出効率が高く、高画質印字が
可能な液滴吐出ヘッド及びその製造方法、このヘッドを
一体化したインクカートリッジ、高画質記録が可能なイ
ンクジェット記録装置、低コストで、駆動効率が高いマ
イクロアクチュエータ、マイクロポンプ、光学デバイス
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and is a low-cost droplet discharge head capable of high droplet discharge efficiency and high-quality printing, a method of manufacturing the same, and an ink in which the head is integrated. An object of the present invention is to provide a cartridge, an inkjet recording device capable of high-quality recording, a low-cost microactuator having a high driving efficiency, a micropump, and an optical device.

【0016】[0016]

【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、振動板に電気的に
互いに絶縁分離された導電性を有する構造体からなり、
固定端部が自由端部側よりも幅が狭い複数の電極を設
け、前記電極間に静電力を発生させることによって前記
振動板を変形させるものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a droplet discharge head according to the present invention comprises a vibrating plate having a conductive structure electrically isolated from each other.
A plurality of electrodes whose fixed ends are narrower than the width of the free ends are provided, and the diaphragm is deformed by generating an electrostatic force between the electrodes.

【0017】ここで、電極の幅は連続的又は段階的に変
化していることが好ましい。また、電極がポリシリコン
からなることが好ましい。さらに、電極の表面には絶縁
膜が形成されていることが好ましく、この場合、電極表
面の絶縁膜は略均一の膜厚又は固定端部側の膜厚を自由
端部側の膜厚より薄くすることが好ましく、更に、絶縁
膜はSiO2膜、Si膜、SiON膜、SiOF
膜のいずれかであることが好ましい。
Here, the width of the electrode is preferably changed continuously or stepwise. Further, it is preferable that the electrode is made of polysilicon. Furthermore, it is preferable that an insulating film is formed on the surface of the electrode. In this case, the insulating film on the electrode surface has a substantially uniform film thickness or a film thickness on the fixed end side smaller than that on the free end side. The insulating film is preferably a SiO 2 film, a Si 3 N 4 film, a SiON film, or a SiOF film.
It is preferably one of the membranes.

【0018】また、振動板と電極との間に絶縁膜が形成
されていることが好ましく、この絶縁膜は多層膜である
ことが好ましく、この場合多層膜のうちの少なくとも電
極側の膜はシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜であるこ
とが好ましい。
An insulating film is preferably formed between the diaphragm and the electrode, and the insulating film is preferably a multilayer film. In this case, at least the electrode-side film of the multilayer film is made of silicon. It is preferably an oxide film or a silicon nitride film.

【0019】さらに、電極は電極の並び方向で部分的に
幅が狭くなっていることが好ましい。また、複数の電極
の間隔が電極の並び方向で異なることが好ましく、この
場合、複数の電極の間隔は振動板周辺部が振動板中央部
よりも狭いことが好ましい。さらにまた、電極の一部は
選択CVD法或いは電鋳により形成されていることが好
ましい。
Furthermore, it is preferable that the electrodes are partially narrowed in the direction in which the electrodes are arranged. Further, it is preferable that the intervals between the plurality of electrodes are different in the direction in which the electrodes are arranged. In this case, the intervals between the plurality of electrodes are preferably narrower in the peripheral portion of the diaphragm than in the central portion of the diaphragm. Furthermore, it is preferable that a part of the electrode is formed by a selective CVD method or electroforming.

【0020】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法
は、本発明に係る電極の幅が連続的に変化している液滴
吐出ヘッドを製造する方法であって、電極は電極間の溝
を異方性エッチングして形成するものである。
A method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention is a method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention in which the width of the electrodes is continuously changed, and the electrodes have a groove between the electrodes. It is formed by anisotropic etching.

【0021】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法
は、電極の幅が段階的に変化している液滴吐出ヘッドを
製造する方法であって、電極は幅の狭い部分に犠牲層を
設けた状態で幅の広い部分に対応する電極間の溝を異方
性エッチングした後、幅の狭い部分の犠牲層をウエット
エッチングにより除去して形成するものである。この場
合、犠牲層がシリコン酸化膜であること、特にシリコン
酸化膜はプラズマCVD法により成膜することが好まし
い。
A method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention is a method of manufacturing a droplet discharge head in which a width of an electrode changes stepwise, and a sacrificial layer is provided in a narrow portion of the electrode. In this state, the groove between the electrodes corresponding to the wide portion is anisotropically etched, and then the sacrificial layer in the narrow portion is removed by wet etching. In this case, it is preferable that the sacrifice layer is a silicon oxide film, and particularly the silicon oxide film is formed by a plasma CVD method.

【0022】本発明に係るインクカートリッジは、イン
ク滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドとこの液滴
吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化し
たものである。
The ink cartridge according to the present invention is one in which the droplet discharge head according to the present invention for discharging ink droplets and the ink tank for supplying ink to this droplet discharge head are integrated.

【0023】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本発明に係る液滴吐出ヘッド或いは
本発明に係るインクカートリッジを塔載したものであ
る。
The ink jet recording apparatus according to the present invention is
The droplet discharge head according to the present invention for ejecting ink droplets or the ink cartridge according to the present invention is mounted on the tower.

【0024】本発明に係るマイクロアクチュエータは、
可動部分を変形させるマイクロアクチュエータであっ
て、可動部分に電気的に互いに絶縁分離された導電性を
有する構造体からなり、固定端部が自由端部側よりも幅
が狭い複数の電極を設け、電極間に静電力を発生させる
ことによって可動部分を変形させるものである。
The microactuator according to the present invention is
A microactuator for deforming a movable part, comprising a plurality of electrodes each having a fixed end portion having a width narrower than that of a free end portion, the movable portion being made of a conductive structure electrically isolated from each other. The movable part is deformed by generating an electrostatic force between the electrodes.

【0025】本発明に係るマイクロポンプは、可動部分
の変形によって液体を輸送するマイクロポンプであっ
て、本発明に係るマイクロアクチュエータを備えたもの
である。
A micropump according to the present invention is a micropump that transports a liquid by deformation of a movable part, and includes the microactuator according to the present invention.

【0026】本発明に係る光学デバイスは、可動部分に
形成したミラーの変位によって光の反射方向を変化させ
る光学デバイスであって、本発明に係るマイクロアクチ
ュエータを備えたものである。
An optical device according to the present invention is an optical device that changes the reflection direction of light by displacement of a mirror formed in a movable part, and includes the microactuator according to the present invention.

【0027】[0027]

【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、本発明の液滴吐出ヘ
ッドの第1実施形態に係るインクジェットヘッドの分解
斜視図で、一部断面図で示している。図2は同ヘッドの
振動板長手方向の断面説明図、図3は同ヘッドの振動板
短手方向の断面説明図、図4は同ヘッドの電極配置パタ
ーンを示す平面説明図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view of an inkjet head according to a first embodiment of a droplet discharge head of the present invention, and is shown in a partial sectional view. 2 is a cross-sectional explanatory view of the same head in the longitudinal direction of the diaphragm, FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view of the same head in the lateral direction of the diaphragm, and FIG. 4 is a plan explanatory view showing an electrode arrangement pattern of the same head.

【0028】このインクジェットヘッドは、インク液滴
を基板の面部に設けたノズル孔から吐出させるサイドシ
ュータタイプのものであり、下記に詳述する構造を持つ
3枚の第1、第2、第3基板1、2、3を重ねて接合し
た積層構造となっており、インク滴を吐出する複数のノ
ズル孔4、各ノズル孔4が連通する吐出室6、各吐出室
6に流体抵抗部7を介してインクを供給する共通液室
(共通インク室)8などを形成している。
This ink jet head is of a side shooter type in which ink droplets are ejected from nozzle holes provided on the surface of the substrate, and three first, second and third ink jet heads having a structure described in detail below are provided. It has a laminated structure in which the substrates 1, 2 and 3 are stacked and joined, and a plurality of nozzle holes 4 for ejecting ink droplets, an ejection chamber 6 communicating with each nozzle hole 4, and a fluid resistance portion 7 in each ejection chamber 6. A common liquid chamber (common ink chamber) 8 for supplying ink via the same is formed.

【0029】中間の第1基板1は、シリコン基板からな
り、底壁を振動板10とする吐出室6を形成するための
凹部と、各々の吐出室6にインクを供給するための共通
液室8を形成するための凹部を有する。
The intermediate first substrate 1 is made of a silicon substrate and has a concave portion for forming the discharge chamber 6 having the bottom wall as the vibration plate 10 and a common liquid chamber for supplying ink to each discharge chamber 6. 8 has a recess for forming 8.

【0030】振動板10は、第1基板1となるシリコン
基板に高濃度ボロンなどの高濃度p型不純物をドープし
た高濃度p型不純物拡散層10aで形成し、この振動板
10の吐出室6と反対側の面に、多層膜からなる絶縁膜
11を設けている。この絶縁膜11は、高濃度p型不純
物拡散層10aの表面にシリコン窒化膜11a及びシリ
コン酸化膜11bを順次積層成膜して形成している。
The vibrating plate 10 is formed of a high-concentration p-type impurity diffusion layer 10a obtained by doping a silicon substrate to be the first substrate 1 with a high-concentration p-type impurity such as high-concentration boron, and the discharge chamber 6 of the vibrating plate 10 is formed. An insulating film 11 composed of a multilayer film is provided on the surface opposite to the surface. The insulating film 11 is formed by sequentially stacking a silicon nitride film 11a and a silicon oxide film 11b on the surface of the high-concentration p-type impurity diffusion layer 10a.

【0031】そして、絶縁膜11を構成するシリコン酸
化膜11bの表面に複数の電極14を所定の間隔を置い
て形成して、振動板10と各電極14とを絶縁膜11を
介して電気的に分離して設けるとともに、各電極14の
うちの相隣り合う2つの電極(これを相対的に電極14
a、14bという。)は相互に電気的に分離している。
なお、電極14は、例えばポリシリコン、或いは単結晶
シリコンから形成している。この振動板10と複数の電
極14によって可動部分である振動板10を変形させる
本発明に係るマイクロアクチュエータを構成している。
Then, a plurality of electrodes 14 are formed on the surface of the silicon oxide film 11b forming the insulating film 11 at predetermined intervals, and the diaphragm 10 and each electrode 14 are electrically connected via the insulating film 11. And two electrodes adjacent to each other (each of which is relatively
They are called a and 14b. ) Are electrically isolated from each other.
The electrode 14 is formed of, for example, polysilicon or single crystal silicon. The vibrating plate 10 and the plurality of electrodes 14 constitute a microactuator according to the present invention that deforms the vibrating plate 10 that is a movable part.

【0032】ここで、各電極14は、図3及び後述する
図5に示すように、振動板10側に固定される固定端部
14Aの振動板短手方向の幅が自由端部14B側のそれ
よりも連続的に狭くなるように形成している。すなわ
ち、電極14、14間の溝形状では、溝が深くなる(振
動板10側に近づく)に従って溝幅が広くなるように形
成している。
Here, in each electrode 14, as shown in FIG. 3 and FIG. 5 described later, the width of the fixed end portion 14A fixed to the diaphragm 10 side in the lateral direction of the diaphragm is the free end portion 14B side. It is formed to be narrower continuously than that. That is, the groove shape between the electrodes 14, 14 is formed such that the groove width becomes wider as the groove becomes deeper (closer to the diaphragm 10 side).

【0033】このような電極形状に形成するには、例え
ば高濃度ボロン拡散層10aを形成した(110)面方
位のシリコン基板にシリコン窒化膜11a、シリコン酸
化膜11bの順に成膜し、シリコン酸化膜11b表面に
電極材料となるポリシリコン膜を形成した後、SF
HBr、Oガスを用いたドライエッチングで電極間の
溝を形成する。これにより、エッチング形状が電極1
4、14間の溝が深くなる(振動板10側に近づく)に
従って溝幅が広くなる逆テーパ状になり、図3に示すよ
うに固定端部14A側ほど幅が狭くなる電極14を形成
することができる。
To form such an electrode shape, for example, a silicon nitride film 11a and a silicon oxide film 11b are sequentially formed on a silicon substrate having a (110) plane orientation in which a high concentration boron diffusion layer 10a is formed, and then silicon oxide is formed. After forming a polysilicon film serving as an electrode material on the surface of the film 11b, SF 6 ,
Grooves between the electrodes are formed by dry etching using HBr and O 2 gas. As a result, the etching shape is the electrode 1
As the groove between 4 and 14 becomes deeper (closer to the diaphragm 10 side), the groove width becomes wider and becomes an inverse taper shape, and as shown in FIG. 3, an electrode 14 is formed which becomes narrower toward the fixed end 14A side. be able to.

【0034】また、図4は第1基板1の電極14側から
見た場合の一つの振動板に対する電極配置パターンの一
例を示すものである。同図に示すように、互いに電気的
に分離した相隣り合う電極14aと電極14bには、駆
動回路(ここでは発信回路で図示)15から互いに電位
差を生じる駆動電圧(異なる電位の電圧)が印加される
ようになっている。
FIG. 4 shows an example of the electrode arrangement pattern for one diaphragm when viewed from the electrode 14 side of the first substrate 1. As shown in the figure, a driving voltage (a voltage having a different potential) that causes a potential difference from each other is applied from a driving circuit (here, shown as a transmission circuit) 15 to the electrodes 14a and 14b that are electrically separated from each other. It is supposed to be done.

【0035】さらに、電極14と同一材料の層又は構造
体であるスペーサ12を振動板10以外の領域で電極1
4を形成する面と略同一平面に形成している。このスペ
ーサ12は電極14と同時に形成することができ、振動
板領域以外の電極材料を除去しないことで形成すること
ができる。
Further, a spacer 12 which is a layer or a structural body made of the same material as the electrode 14 is provided on the electrode 1 in a region other than the vibrating plate 10.
It is formed on the substantially same plane as the surface forming 4. The spacer 12 can be formed simultaneously with the electrode 14, and can be formed by not removing the electrode material other than the vibrating plate region.

【0036】このようなスペーサ12を設けることによ
り第1基板1を第2基板2に接合する前の工程におい
て、微小な構造体である電極14を保護することがで
き、製造工程においてウェハ搬送や、プロセス中におけ
る電極14の破損による不良を低減することができる。
By providing such a spacer 12, the electrode 14 which is a minute structure can be protected in the process before the first substrate 1 is bonded to the second substrate 2, and the wafer transfer and Therefore, defects due to breakage of the electrode 14 during the process can be reduced.

【0037】この第1基板1の下面に接合される第2基
板2は、電極14を外部からの衝撃やホコリなどから保
護したり、第1基板1の強度を補強したりするための保
護基板である。この第2基板2には、ガラス、金属、シ
リコン、樹脂などからなる基板などを使用し、この基板
2には各振動板10に対応する位置に例えば1mmの深
さの凹部16を形成している。ただし、必ずしも振動板
10ごとに凹部16を形成する必要はなく、振動板配列
を囲む凹部、あるいはチップの縁のみ接合される凹部を
形成する構成でも良い。
The second substrate 2 bonded to the lower surface of the first substrate 1 is a protective substrate for protecting the electrode 14 from external impacts and dust, and for reinforcing the strength of the first substrate 1. Is. A substrate made of glass, metal, silicon, resin, or the like is used as the second substrate 2, and a concave portion 16 having a depth of, for example, 1 mm is formed on the substrate 2 at a position corresponding to each diaphragm 10. There is. However, it is not always necessary to form the concave portion 16 for each diaphragm 10, and it is also possible to form a concave portion that surrounds the diaphragm arrangement or a concave portion that is joined only to the edge of the chip.

【0038】また、第1基板1の上面に接合される第3
基板3には、例えば厚さ50μmのニッケル基板を用
い、第3基板3の面部に、吐出室6と連通するようにそ
れぞれノズル孔4、共通液室8と吐出室6を連通させる
流体抵抗部7となる溝を設け、また共通液室8と連通す
るようにインク供給口9を設けている。
The third substrate bonded to the upper surface of the first substrate 1
For the substrate 3, for example, a nickel substrate having a thickness of 50 μm is used, and a fluid resistance portion for communicating the nozzle hole 4, the common liquid chamber 8 and the discharge chamber 6 with the surface portion of the third substrate 3 so as to communicate with the discharge chamber 6, respectively. 7 is provided, and an ink supply port 9 is provided so as to communicate with the common liquid chamber 8.

【0039】このように構成したインクジェットヘッド
の動作を説明する。例えば図4の構成において、電極1
4aに発振回路15により0Vから40Vのパルス電位
を印加すると、電極14aの表面がプラスに帯電し、パ
ルス電位を印加していない隣り合う電極14bとの間
で、図5に示すように、静電力が発生して、静電気の吸
引作用が働き、電極14の自由端(振動板10側が固定
端)が引き合って電極14が変位し、これらの電極14
の自由端側が変位することで、電極14の固定端側であ
る振動板10が上方へたわむことになる。その結果、吐
出室6内の圧力が急激に上昇し、図3に示すように、ノ
ズル孔4よりインク液滴22を記録紙23に向けて吐出
する。
The operation of the ink jet head thus configured will be described. For example, in the configuration of FIG.
When a pulse potential of 0V to 40V is applied to 4a by the oscillating circuit 15, the surface of the electrode 14a is positively charged, and as shown in FIG. 5, it is statically charged between adjacent electrodes 14b to which the pulse potential is not applied. Electric power is generated, electrostatic attraction works, the free ends of the electrodes 14 (the fixed end on the diaphragm 10 side) attract each other, and the electrodes 14 are displaced.
The displacement of the free end of the electrode causes the diaphragm 10, which is the fixed end of the electrode 14, to bend upward. As a result, the pressure in the ejection chamber 6 rapidly increases, and the ink droplets 22 are ejected from the nozzle holes 4 toward the recording paper 23 as shown in FIG.

【0040】そして、電極14aの電位が0Vに戻る
と、電極14bとの間に電位差はなくなり、振動板10
は元の状態に復元する。振動板10が復元することによ
り、インクが共通液室8より流体抵抗部7を通じて吐出
室6内に補給される。すなわち、この実施形態では押し
打ち法でインク滴を吐出させる。
When the potential of the electrode 14a returns to 0V, the potential difference between the electrode 14b and the electrode 14b disappears, and the vibration plate 10
Restores the original state. When the vibration plate 10 is restored, ink is replenished from the common liquid chamber 8 into the ejection chamber 6 through the fluid resistance portion 7. That is, in this embodiment, the ink droplets are ejected by the pushing method.

【0041】ここで、電極間に働く力Fは、次の(1)
式に示すように電極間距離dの2乗に反比例して大きく
なる。低電圧で駆動するためには、電極14aと電極1
4bとの間隔、つまり電極14間の溝を狭く形成するこ
とが重要となる。
Here, the force F acting between the electrodes is calculated by the following (1)
As shown in the formula, it increases in inverse proportion to the square of the inter-electrode distance d. In order to drive at a low voltage, the electrode 14a and the electrode 1
It is important to form a narrow gap between the electrodes 4b, that is, a groove between the electrodes 14.

【0042】[0042]

【数1】 [Equation 1]

【0043】なお、(1)式において、F:電極間に働
く力、ε:誘電率、S:電極の対向する面の面積、d:
電極間距離、 V:印加電圧である。
In the equation (1), F: force acting between electrodes, ε: permittivity, S: area of facing surfaces of electrodes, d:
Distance between electrodes, V: applied voltage.

【0044】このように、このインクジェットヘッドに
おいては、振動板10の一方の面に絶縁膜11を介して
それぞれ電気的に分離独立した電極14を設け、電極1
4の対向する電極14aと電極14b間に電位差を生じ
る電圧を印加することによって、隣り合う電極14aと
電極14bとの間で静電引力が発生し、電極14のわず
かな変位により振動板10の大きな変位を得ることがで
き、滴吐出効率が向上し、高画質記録が可能になる。
As described above, in this ink jet head, the electrodes 14 that are electrically separated and independent from each other are provided on one surface of the vibration plate 10 through the insulating film 11.
By applying a voltage that causes a potential difference between the four opposing electrodes 14a and 14b, an electrostatic attractive force is generated between the adjacent electrodes 14a and 14b, and a slight displacement of the electrode 14 causes the diaphragm 10 to move. A large displacement can be obtained, the droplet ejection efficiency is improved, and high image quality recording is possible.

【0045】そして、このヘッドのマイクロアクチュエ
ータにおいては、電極14の断面形状を固定端部14A
の幅が自由端部14Bより狭い形状に形成しているの
で、振動板10表面(ここでは正確には絶縁膜11表
面)に占める電極固定スペースが小さくなって振動板1
0の撓み可能領域が増加し、つまり、電極14を設ける
ことによって振動板の剛性が高くなることを抑制でき、
かつ、電極14、14間の静電引力が作用するギャップ
を狭くすることができ、より低電圧で効率的な駆動を行
うことができる。
In the microactuator of this head, the sectional shape of the electrode 14 is set to the fixed end portion 14A.
Since the width is smaller than that of the free end portion 14B, the electrode fixing space occupying the surface of the vibration plate 10 (more accurately, the surface of the insulating film 11 in this case) is reduced, and the vibration plate 1 is reduced.
The bendable region of 0 increases, that is, the rigidity of the diaphragm can be suppressed from increasing by providing the electrode 14,
Moreover, the gap where the electrostatic attraction between the electrodes 14, 14 acts can be narrowed, and efficient driving can be performed at a lower voltage.

【0046】また、このヘッドのマイクロアクチュエー
タにおいては、振動板10に設けた構造体自体が電極1
4として働くので、従前のようにシリコン構造体に電極
を成膜などの方法により形成するという困難な工程の必
要がなく、コストダウンを図ることが可能であり、ま
た、構造体間の非常に狭い間隔に電極を形成することに
よって生じるショートなどの不良も低減できる。さら
に、構造体に電極を形成した後に電極を櫛の歯状に分離
するという工程も必要がなく、低コスト化、大量生産が
容易である。
Further, in the microactuator of this head, the structure itself provided on the diaphragm 10 is the electrode 1
Since it works as 4, there is no need for a difficult step of forming an electrode on a silicon structure by a method such as film formation as in the past, and it is possible to reduce the cost. It is also possible to reduce defects such as a short circuit caused by forming electrodes at narrow intervals. Furthermore, there is no need for a step of separating the electrodes into comb-like shapes after forming the electrodes on the structure, and thus cost reduction and mass production are easy.

【0047】さらに、振動板10と電極14は絶縁膜1
1などで電気的に分離しているので、従来のように電極
に電圧を印加しても振動板を介してすべての電極が同電
位になって作動不良になることもなく、電極14に印加
した電圧が振動板10側にリークすることもなく、効率
良く電極14に電圧を印加することができる。この場
合、振動板10と電極14を電気的に分離する一例とし
て振動板10と電極14の間に絶縁膜11を形成するこ
とによって、容易に絶縁することができ信頼性の高い液
滴吐出ヘッドを得ることができる。なお、振動板自体を
絶縁性部材で形成すれば、絶縁膜を設けないでも良い。
Further, the diaphragm 10 and the electrode 14 are made of the insulating film 1.
Since it is electrically separated by 1 or the like, even if a voltage is applied to the electrodes as in the conventional case, all the electrodes are at the same potential via the vibrating plate and malfunction does not occur. The generated voltage does not leak to the diaphragm 10 side, and the voltage can be efficiently applied to the electrode 14. In this case, as an example of electrically separating the vibration plate 10 and the electrode 14, by forming the insulating film 11 between the vibration plate 10 and the electrode 14, it is possible to easily insulate the liquid discharge head with high reliability. Can be obtained. If the diaphragm itself is made of an insulating material, the insulating film may not be provided.

【0048】この絶縁膜として、多層膜とすることで、
後述するように、電極材料の加工において選択性の高い
膜を電極材料の下地に使用することができ、プロセスの
選択幅が広がり安価で信頼性の高い製造を行うことがで
きるようになる。
By forming a multilayer film as this insulating film,
As will be described later, a film having a high selectivity in the processing of the electrode material can be used as a base of the electrode material, and the selection range of the process can be widened, and the manufacturing can be performed at low cost and with high reliability.

【0049】この場合、電極側の絶縁膜をシリコン酸化
膜とすることにより、絶縁性が良く高耐圧であり、信頼
性の高い液滴吐出ヘッドが得られる。また、電極材料に
ポリシリコンを使用した場合の異方性ドライエッチング
による加工において、シリコン酸化膜はエッチングスピ
ードが遅い(選択比が高い)のでプロセスマージンが広
がり信頼性の高い液滴吐出ヘッドを作製することが可能
になる。
In this case, by using the silicon oxide film as the insulating film on the electrode side, it is possible to obtain a highly reliable droplet discharge head having a good insulating property and a high breakdown voltage. Also, in the process by anisotropic dry etching when polysilicon is used as the electrode material, the silicon oxide film has a slow etching speed (high selection ratio), so the process margin is widened and a highly reliable droplet discharge head is manufactured. It becomes possible to do.

【0050】次に、第2実施形態に係るインクジェット
ヘッドについて図6及び図7を参照して説明する。な
お、図6は同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明
図、図7は同ヘッドの電極部分の拡大説明図である。こ
の実施形態においては、電極14は、固定端部14A側
から自由端部14B側に向かって段階的(ここでは1段
階)に幅が広くなる形状に形成している。
Next, an ink jet head according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. 6 is a cross-sectional explanatory view of the same head taken along the lateral direction of the diaphragm, and FIG. 7 is an enlarged explanatory view of the electrode portion of the same head. In this embodiment, the electrode 14 is formed in a shape in which the width gradually increases (here, one step) from the fixed end portion 14A side toward the free end portion 14B side.

【0051】また、振動板10の絶縁膜11は、高濃度
p型不純物拡散層10aの表面にシリコン酸化膜11b
及びシリコン窒化膜11aを順次積層成膜して形成して
いる(第1実施形態と逆順)。
In addition, the insulating film 11 of the vibration plate 10 has a silicon oxide film 11b on the surface of the high concentration p-type impurity diffusion layer 10a.
And the silicon nitride film 11a are sequentially laminated and formed (in the reverse order of the first embodiment).

【0052】このように電極14の断面形状を固定端部
14Aの幅が自由端部14Bより狭い形状に形成するこ
とで、前述したように、振動板10表面(ここでは正確
には絶縁膜11表面)に占める電極固定スペースが小さ
くなって振動板10の撓み可能領域が増加し、つまり、
電極14を設けることによって振動板の剛性が高くなる
ことを抑制でき、かつ、電極14、14間の静電引力が
作用するギャップを狭くすることができ、より低電圧で
効率的な駆動を行うことができる。
By thus forming the cross-sectional shape of the electrode 14 so that the width of the fixed end portion 14A is narrower than that of the free end portion 14B, as described above, the surface of the diaphragm 10 (more precisely, the insulating film 11 in this case). The electrode fixing space occupying the surface) becomes small, and the flexible region of the diaphragm 10 increases, that is,
By providing the electrode 14, it is possible to suppress the rigidity of the diaphragm from increasing, and it is possible to narrow the gap where the electrostatic attractive force acts between the electrodes 14 and 14 to perform efficient driving at a lower voltage. be able to.

【0053】また、電極側の絶縁膜をシリコン窒化膜と
することで、絶縁性が良く高耐圧であり、信頼性の高い
液滴吐出ヘッドが得られる。また、HF水溶液に対して
選択性が高いのでプロセスマージンが広がり信頼性の高
い液滴吐出ヘッドを作製することが可能になる。
Further, by using the silicon nitride film as the insulating film on the electrode side, it is possible to obtain a droplet discharge head having good insulation properties, high breakdown voltage, and high reliability. Further, since the selectivity with respect to the HF aqueous solution is high, a process margin is widened and a highly reliable droplet discharge head can be manufactured.

【0054】そこで、この第2実施形態に係るヘッドの
製造工程について図8及び図9を参照して説明する。先
ず、図8(a)に示すように、所定の深さに高濃度ボロ
ンをドープして高濃度ボロン拡散層10aを形成した
(110)面方位の第1基板1となるシリコン基板41
上に、シリコン酸化膜11b、シリコン窒化膜11aを
200nm厚みで成膜し、更にシリコン窒化膜11a表
面に犠牲層となるシリコン酸化膜42をCVD法により
2.0μmの厚みに成膜する。
Therefore, the manufacturing process of the head according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 8A, a silicon substrate 41 serving as the first substrate 1 having a (110) plane orientation in which a high-concentration boron diffusion layer 10a is formed by doping high-concentration boron to a predetermined depth.
A silicon oxide film 11b and a silicon nitride film 11a are formed thereon to a thickness of 200 nm, and a silicon oxide film 42 serving as a sacrifice layer is formed to a thickness of 2.0 μm on the surface of the silicon nitride film 11a by a CVD method.

【0055】次いで、同図(b)に示すように、犠牲層
であるシリコン酸化膜42にリソエッチにより電極14
の固定端部14A側の幅に相当する溝42aを形成した
後、同図(c)に示すように、電極材料であるポリシリ
コン43を1.0μm厚みで成膜する。このとき、溝4
2a内はポリシリコン43で埋め込まれる。
Then, as shown in FIG. 7B, the electrode 14 is formed on the silicon oxide film 42, which is a sacrificial layer, by litho etching.
After forming the groove 42a corresponding to the width on the fixed end portion 14A side, a polysilicon 43 as an electrode material is deposited to a thickness of 1.0 μm as shown in FIG. At this time, the groove 4
The inside of 2a is filled with polysilicon 43.

【0056】さらに、同図(d)に示すように、ポリシ
リコン43をシリコン酸化膜42上で分離するための溝
43aをリソエッチにより形成する。
Further, as shown in FIG. 9D, a groove 43a for separating the polysilicon 43 on the silicon oxide film 42 is formed by litho etching.

【0057】その後、図9(a)に示すように、シリコ
ン酸化膜42をHF水溶液を用いたウェットエッチで除
去し、同図(b)に示すように、凹部を形成した第2基
板2(シリコン基板)と直接接合を行う。そして、同図
(c)に示すように、シリコン基板41にKOHによる
異方性エッチング法を用いて液室(吐出室)6を形成す
る。このとき、高濃度ボロン拡散層10aがエッチスト
ップ層となり振動板10が形成される。
After that, as shown in FIG. 9A, the silicon oxide film 42 is removed by wet etching using an HF aqueous solution, and as shown in FIG. Direct bonding with silicon substrate). Then, as shown in FIG. 3C, a liquid chamber (discharge chamber) 6 is formed in the silicon substrate 41 by using an anisotropic etching method using KOH. At this time, the high-concentration boron diffusion layer 10a serves as an etch stop layer, and the diaphragm 10 is formed.

【0058】このようにすることで、電極14の高さは
第1実施形態と同じに保ったまま、電極材料の膜厚を薄
くすることができ、また、ドライエッチング法による高
アスペクトエッチングを必要とせず、静電力を発生する
電極間の距離を狭く保ったまま振動板10側の溝幅を広
く(電極幅を狭く)形成することができるので、振動板
10の剛性を下げることができ、より低電圧で振動板を
変形させることができるヘッドが得られる。
By doing so, it is possible to reduce the thickness of the electrode material while keeping the height of the electrode 14 the same as that of the first embodiment, and it is necessary to perform high aspect etching by the dry etching method. Instead, the groove width on the diaphragm 10 side can be widened (the electrode width is narrowed) while keeping the distance between the electrodes that generate the electrostatic force small, so that the rigidity of the diaphragm 10 can be reduced, A head capable of deforming a diaphragm with a lower voltage can be obtained.

【0059】なお、各種膜の膜厚等の条件は上記の例に
限るものではない。また、電極材料はスパッタ法や高温
スパッタ法により成膜される金属でも良いし、電鋳法に
より電極を形成しても良い。さらに、電極部の狭い溝を
介して対向している部分のみを選択CVD法により形成
しても良い。さらにまた、第1基板1と電極14間の絶
縁膜11はSiN/SiO2の2層構造に限るものでは
なく、又層数も3層以上の複層構造とすることもでき
る。
The conditions such as the film thickness of various films are not limited to the above examples. Further, the electrode material may be a metal formed by a sputtering method or a high temperature sputtering method, or the electrode may be formed by an electroforming method. Further, only the portions of the electrode portion facing each other through the narrow groove may be formed by the selective CVD method. Furthermore, the insulating film 11 between the first substrate 1 and the electrode 14 is not limited to the two-layer structure of SiN / SiO 2 , and the number of layers may be a multi-layer structure of three or more layers.

【0060】上述した製造工程では、犠牲層除去の際、
選択性の高い犠牲層エッチングが可能となるようにHF
水溶液に対してエッチングスピードの遅いシリコン窒化
膜を電極側に形成している。これにより、エッチング時
間を十分に確保でき犠牲層を確実に除去することが可能
となり、エッチング残等の不良をなくすことができる。
In the above manufacturing process, when removing the sacrificial layer,
HF is used to enable highly selective sacrificial layer etching.
A silicon nitride film having a slow etching speed with respect to an aqueous solution is formed on the electrode side. As a result, the etching time can be sufficiently secured, the sacrifice layer can be surely removed, and defects such as etching residue can be eliminated.

【0061】次に、本発明の第3実施形態に係るインク
ジェットヘッドの異なる例について図10及び図11を
参照して説明する。なお、各図は同ヘッドの電極部分の
拡大説明図である。この実施形態では、第2実施形態の
ヘッドの電極14の表面に、特に電極間の狭い溝部に絶
縁膜21を形成して静電力を発生する溝間隔を更に狭く
して実効ギャップを小さくしている。
Next, a different example of the ink jet head according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Each figure is an enlarged explanatory view of the electrode portion of the same head. In this embodiment, the insulating film 21 is formed on the surface of the electrode 14 of the head of the second embodiment, particularly in the narrow groove portion between the electrodes to further narrow the groove interval for generating an electrostatic force to reduce the effective gap. There is.

【0062】すなわち、電極間隔が0.5μmの電極表
面に、例えばシリコン酸化膜(誘電率約3.8)を0.
2μmの厚みで形成した場合、実効ギャップgは、次の
(2)式で表される。
That is, for example, a silicon oxide film (with a dielectric constant of about 3.8) is formed on the electrode surface with an electrode interval of 0.5 μm.
When formed with a thickness of 2 μm, the effective gap g is expressed by the following equation (2).

【0063】[0063]

【数2】 [Equation 2]

【0064】すなわち、絶縁膜21を形成することで、
ギャップは約2/5に小さくすることができる。前述し
たように、電極14、14間に働く力は実効ギャップが
小さいほど大きくでき、電極14、14間に働く静電力
は実効ギャップの2乗に反比例する。したがって、熱酸
化膜を形成して実行ギャップを小さくすることによって
力を大きくする、あるいは駆動電圧を低くすることがで
きる。電極を加工して狭い間隔を形成するのには限界が
あり、ドライエッチングで溝を形成した場合には0.5
μm程度が限界である。電極表面に絶縁膜を形成するこ
とによって、この限界値よりもさらに小さい実効ギャッ
プを形成し、駆動電圧を下げることができる。
That is, by forming the insulating film 21,
The gap can be reduced to about 2/5. As described above, the force acting between the electrodes 14 and 14 can be increased as the effective gap is smaller, and the electrostatic force acting between the electrodes 14 and 14 is inversely proportional to the square of the effective gap. Therefore, by forming a thermal oxide film to reduce the execution gap, the force can be increased or the drive voltage can be lowered. There is a limit to the processing of the electrodes to form a narrow gap, and when a groove is formed by dry etching, it is 0.5.
The limit is about μm. By forming an insulating film on the electrode surface, an effective gap smaller than this limit value can be formed and the driving voltage can be lowered.

【0065】また、駆動電圧を低くするためには、電極
14の間隔を小さくしなければならないが、そのような
微小な間隔で電極14を形成した場合、小さなダストで
あってもが電極14上に載るとショートの原因となり、
動作不良を起こすことがあり、また、非常に微小な間隔
なので、空気の湿度によって電極14表面に微小な水滴
が発生した場合にも、ショートの原因となる。
Further, in order to reduce the driving voltage, it is necessary to reduce the interval between the electrodes 14. However, when the electrodes 14 are formed with such a minute interval, even a small dust will remain on the electrode 14. Will cause a short circuit,
It may cause a malfunction, and since the intervals are very small, even if minute water droplets are generated on the surface of the electrode 14 due to the humidity of the air, it causes a short circuit.

【0066】そこで、電極14の表面に絶縁膜21を設
けることによって、電極14間のショートによる動作不
良を低減することができる。また、電圧を印加した時の
電極間14の放電により動作不良を起こすことがある
が、これに対して絶縁膜26を設けることによって、耐
圧も向上することができ、信頼性の高い液滴吐出ヘッド
が得られる。
Therefore, by providing the insulating film 21 on the surface of the electrodes 14, the malfunction due to the short circuit between the electrodes 14 can be reduced. Further, discharge may occur between the electrodes 14 when a voltage is applied, which may cause a malfunction. By providing the insulating film 26, the breakdown voltage can be improved, and highly reliable droplet discharge can be achieved. The head is obtained.

【0067】ここで、電極表面に成膜する絶縁膜21
は、熱酸化膜でも良いし、CVD法により成膜する酸化
膜でも良い。熱酸化膜は膜質は良いが、電極材料がシリ
コン又はポリシリコンのときにしか成膜できず、また、
電極材料を消費して成膜するため、CVD法により絶縁
膜を成膜した方が実効ギャップを小さくする効果は大き
くなる。さらに、誘電率が更に大きな絶縁膜を使用すれ
ばその効果は更に大きくなる。
Here, the insulating film 21 formed on the surface of the electrode
May be a thermal oxide film or an oxide film formed by a CVD method. The thermal oxide film has good film quality, but it can be formed only when the electrode material is silicon or polysilicon.
Since the film is formed by consuming the electrode material, the effect of reducing the effective gap becomes larger when the insulating film is formed by the CVD method. Furthermore, the effect is further enhanced by using an insulating film having a higher dielectric constant.

【0068】また、絶縁膜21の膜厚については、図1
0に示すように電極14の表面で略均一な膜厚とするこ
ともできるし、図11に示すように、固定端部14A側
で薄く、自由端部14B側で厚くなる不均一な膜厚とす
ることもできる。この図11に示す例のように自由端部
14B側の膜厚を厚く成膜することにより、振動板10
に働く曲げモーメントにより大きく作用する振動板10
から離れた自由端部14B側の溝部の実効ギャップを小
さくすることができ、より効率的に振動板を変形させる
ことができる。
The thickness of the insulating film 21 is shown in FIG.
As shown in FIG. 0, the surface of the electrode 14 may have a substantially uniform film thickness, or, as shown in FIG. 11, a non-uniform film thickness that is thin on the fixed end 14A side and thick on the free end 14B side. Can also be By forming a thick film on the free end portion 14B side as in the example shown in FIG.
Vibrating plate 10 that largely acts on the bending moment acting on
The effective gap of the groove portion on the side of the free end portion 14B away from can be reduced, and the diaphragm can be more efficiently deformed.

【0069】次に、本発明の第4実施形態に係るインク
ジェットヘッドについて図12を参照して説明する。な
お、同図は同ヘッドの電極部分の電極パターンの平面説
明図である。この実施形態では、電極14は電極の並び
方向で部分的に幅が狭くなる形状に形成している。すな
わち、電極14に部分的に凹部25を形成することによ
り、電極間の溝の間隔を部分的に広くしている。
Next, an ink jet head according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, this figure is an explanatory plan view of an electrode pattern of an electrode portion of the head. In this embodiment, the electrode 14 is formed in a shape in which the width is partially narrowed in the direction in which the electrodes are arranged. That is, the recesses 25 are partially formed in the electrodes 14 to partially widen the groove intervals between the electrodes.

【0070】このように構成することで、前記第1実施
形態のヘッドにおいて、高アスペクトエッチングをドラ
イエッチングで行う際、エッチングイオンやラジカルが
被エッチング部分へ供給されやすくしたり、第2実施形
態のヘッドにおいて、犠牲層シリコン酸化膜をウェット
エッチングする際、エッチング液が被エッチング部分へ
供給されやすくなる効果が得られる。
With this structure, when the high aspect etching is performed by dry etching in the head of the first embodiment, etching ions and radicals are easily supplied to the portion to be etched, and the head of the second embodiment is changed. In the head, when the sacrificial layer silicon oxide film is wet-etched, the etching liquid is easily supplied to the portion to be etched.

【0071】これにより、エッチング時間を短縮できレ
ジストパターンの薄膜化が可能となりプロセスマージン
を広くできる。また、エッチング不足による電極間のシ
ョートや犠牲層のエッチング残をなくすることができ
る。
As a result, the etching time can be shortened, the resist pattern can be thinned, and the process margin can be widened. Further, it is possible to eliminate a short circuit between electrodes due to insufficient etching and an etching residue of the sacrificial layer.

【0072】次に、本発明の第5実施形態に係るインク
ジェットヘッドについて図13を参照して説明する。な
お、同図は同ヘッドの電極部分の電極パターンの平面説
明図である。この実施形態では、複数の電極14、14
…の間隔を電極の並び方向で異ならせたものであり、こ
こでは複数の電極14、14…の間隔は振動板10周辺
部が振動板10中央部よりも狭く、つまり、振動板10
周辺部から中央に向かって電極14の間隔が広くなって
いる。
Next, an ink jet head according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, this figure is an explanatory plan view of an electrode pattern of an electrode portion of the head. In this embodiment, the plurality of electrodes 14, 14
The intervals between the electrodes are different from each other in the direction in which the electrodes are arranged. Here, the interval between the plurality of electrodes 14, 14 is narrower in the peripheral portion of the diaphragm 10 than in the central portion of the diaphragm 10, that is, the diaphragm 10.
The distance between the electrodes 14 increases from the peripheral portion toward the center.

【0073】このように構成することで、振動板中央部
よりギャップの狭い振動板周辺部の電極間には静電力が
大きく働くことになり、振動板10全体の動作における
初期の段階でまず振動板10の周辺部が変形を開始し、
それによりギャップが狭くなる中間部、次いで中央部と
いうように、振動板10は周辺部から中央部へと順次変
形していく。つまり、振動板10が鞭のような動作を行
うことになり効率的なインク加圧が可能となる。
With this structure, a large electrostatic force is exerted between the electrodes in the peripheral portion of the diaphragm having a narrower gap than the central portion of the diaphragm, so that the vibration of the entire diaphragm 10 is initially vibrated. The periphery of the plate 10 begins to deform,
As a result, the diaphragm 10 is sequentially deformed from the peripheral portion to the central portion, such as the intermediate portion where the gap becomes narrower, and then the central portion. That is, the vibrating plate 10 operates like a whip, and efficient ink pressurization is possible.

【0074】すべての電極間のギャップが同一の場合、
すべてのギャップ部で同じ力が働くことになるが、その
加工バラツキにより複数の液滴吐出部に振動板がランダ
ムな動作をしてしまうことになる。この実施形態のよう
に構成することで、ヘッド全体で安定した振動板動作を
行うことが可能になり、安定したインク滴の吐出を行う
ことができる。
If the gaps between all electrodes are the same,
The same force acts on all the gap portions, but due to the processing variations, the vibration plate randomly operates on the plurality of droplet discharge portions. By configuring as in this embodiment, it is possible to perform stable diaphragm operation in the entire head, and it is possible to perform stable ink droplet ejection.

【0075】次に、本発明に係るインクカートリッジに
ついて図14を参照して説明する。このインクカートリ
ッジ100は、ノズル孔101等を有する上記各実施形
態のいずれかのインクジェットヘッド101と、このイ
ンクジェットヘッド101に対してインクを供給するイ
ンクタンク102とを一体化したものである。
Next, the ink cartridge according to the present invention will be described with reference to FIG. This ink cartridge 100 is one in which the inkjet head 101 of any of the above-described embodiments having a nozzle hole 101 and the like and an ink tank 102 that supplies ink to the inkjet head 101 are integrated.

【0076】このようにインクタンク一体型のヘッドの
場合、ヘッドの低コスト化、信頼性は、ただちにインク
カートリッジ全体の低コスト化、信頼性につながるの
で、上述したように低コスト化、高信頼性化、製造不良
低減することで、インクカートリッジの歩留まり、信頼
性が向上し、ヘッド一体型インクカートリッジの低コス
ト化を図れる。
As described above, in the case of the head integrated with the ink tank, the cost reduction and reliability of the head immediately lead to the cost reduction and reliability of the entire ink cartridge, so that the cost reduction and the high reliability are achieved as described above. By improving the performance and reducing manufacturing defects, the yield and reliability of the ink cartridge can be improved, and the cost of the head-integrated ink cartridge can be reduced.

【0077】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
又はインクカートリッジを搭載したインクジェット記録
装置の一例について図15及び図16を参照して説明す
る。なお、図15は同記録装置の斜視説明図、図16は
同記録装置の機構部の側面説明図である。
Next, an example of an ink jet recording apparatus equipped with the ink jet head or ink cartridge according to the present invention will be described with reference to FIGS. 15 and 16. 15 is a perspective explanatory view of the same recording apparatus, and FIG. 16 is a side view of a mechanical section of the same recording apparatus.

【0078】このインクジェット記録装置は、記録装置
本体111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本発明に係るインクジェット
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11
2等を収納し、装置本体111の下方部には前方側から
多数枚の用紙113を積載可能な給紙カセット(或いは
給紙トレイでもよい。)114を抜き差し自在に装着す
ることができ、また、用紙113を手差しで給紙するた
めの手差しトレイ115を開倒することができ、給紙カ
セット114或いは手差しトレイ115から給送される
用紙113を取り込み、印字機構部112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1
16に排紙する。
This ink jet recording apparatus has a carriage movable in the main scanning direction inside the recording apparatus main body 111, a recording head including the ink jet head according to the present invention mounted on the carriage, an ink cartridge for supplying ink to the recording head, and the like. Printing mechanism section 11 composed of
A sheet feeding cassette (or a sheet feeding tray) 114 capable of accommodating a large number of sheets 113 from the front side can be detachably attached to the lower portion of the apparatus main body 111 for accommodating 2 or the like. The manual feed tray 115 for manually feeding the paper 113 can be opened and closed, the paper 113 fed from the paper feed cassette 114 or the manual feed tray 115 is taken in, and a desired image is recorded by the printing mechanism unit 112. After that, the output tray 1 mounted on the rear side
The paper is discharged to 16.

【0079】印字機構部112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121と
従ガイドロッド122とでキャリッジ123を主走査方
向(図16で紙面垂直方向)に摺動自在に保持し、この
キャリッジ123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124を複数のインク吐出口
を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方
向を下方に向けて装着している。またキャリッジ123
にはヘッド124に各色のインクを供給するための各イ
ンクカートリッジ125を交換可能に装着している。な
お、本発明に係るヘッド一体型のインクカートリッジを
搭載するようにすることもできる。
The printing mechanism 112 slides the carriage 123 in the main scanning direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 16) by the main guide rod 121 and the sub guide rod 122, which are guide members that are horizontally mounted on the left and right side plates (not shown). The carriage 123 is freely held, and yellow (Y), cyan (C),
A head 124, which is an ink jet head that is a droplet ejection head according to the present invention that ejects ink droplets of each color of magenta (M) and black (Bk), is arranged in a direction in which a plurality of ink ejection ports intersects the main scanning direction. , The ink droplet ejection direction is downward. Also, the carriage 123
Each ink cartridge 125 for supplying each color ink to the head 124 is replaceably mounted. The head-integrated ink cartridge according to the present invention can be mounted.

【0080】インクカートリッジ125は上方に大気と
連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへイン
クを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多
孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジ
ェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持
している。
The ink cartridge 125 has an upper atmosphere port communicating with the atmosphere, a lower supply port for supplying ink to the ink jet head, and a porous body filled with ink in the interior. The ink supplied to the inkjet head is maintained at a slight negative pressure by the capillary force of.

【0081】また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘ
ッド124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。
Further, although the heads 124 of the respective colors are used here as the recording head, a single head having nozzles for ejecting ink droplets of the respective colors may be used.

【0082】ここで、キャリッジ123は後方側(用紙
搬送方向下流側)を主ガイドロッド121に摺動自在に
嵌装し、前方側(用紙搬送方向上流側)を従ガイドロッ
ド122に摺動自在に載置している。そして、このキャ
リッジ123を主走査方向に移動走査するため、主走査
モータ127で回転駆動される駆動プーリ128と従動
プーリ129との間にタイミングベルト130を張装
し、このタイミングベルト130をキャリッジ123に
固定しており、主走査モーター127の正逆回転により
キャリッジ123が往復駆動される。
Here, the carriage 123 is slidably fitted to the main guide rod 121 on the rear side (downstream side in the sheet conveying direction) and slidably mounted on the sub guide rod 122 on the front side (upstream side in the sheet conveying direction). It is placed in. Then, in order to move and scan the carriage 123 in the main scanning direction, a timing belt 130 is stretched between the drive pulley 128 and the driven pulley 129 which are rotationally driven by the main scanning motor 127, and the timing belt 130 is mounted on the carriage 123. The carriage 123 is reciprocally driven by the forward and reverse rotations of the main scanning motor 127.

【0083】一方、給紙カセット114にセットした用
紙113をヘッド124の下方側に搬送するために、給
紙カセット114から用紙113を分離給装する給紙ロ
ーラ131及びフリクションパッド132と、用紙11
3を案内するガイド部材133と、給紙された用紙11
3を反転させて搬送する搬送ローラ134と、この搬送
ローラ134の周面に押し付けられる搬送コロ135及
び搬送ローラ134からの用紙113の送り出し角度を
規定する先端コロ136とを設けている。搬送ローラ1
34は副走査モータ137によってギヤ列を介して回転
駆動される。
On the other hand, in order to convey the paper 113 set in the paper feed cassette 114 to the lower side of the head 124, the paper feed roller 131 and the friction pad 132 for separately feeding the paper 113 from the paper feed cassette 114, and the paper 11 are provided.
Guide member 133 for guiding the sheet 3 and the fed sheet 11
A conveyance roller 134 that reverses and conveys 3 is provided, a conveyance roller 135 that is pressed against the peripheral surface of the conveyance roller 134, and a leading end roller 136 that defines the feed angle of the paper 113 from the conveyance roller 134. Conveyor roller 1
The sub-scanning motor 137 is rotationally driven through a gear train.

【0084】そして、キャリッジ123の主走査方向の
移動範囲に対応して搬送ローラ134から送り出された
用紙113を記録ヘッド124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139を設けている。こ
の印写受け部材139の用紙搬送方向下流側には、用紙
113を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送
コロ141、拍車142を設け、さらに用紙113を排
紙トレイ116に送り出す排紙ローラ143及び拍車1
44と、排紙経路を形成するガイド部材145,146
とを配設している。
Then, a print receiving member 139, which is a paper guide member for guiding the paper 113 sent out from the carrying roller 134 below the recording head 124, corresponding to the movement range of the carriage 123 in the main scanning direction is provided. There is. A transport roller 141 and a spur 142 that are driven to rotate in order to send out the paper 113 in the paper discharge direction are provided on the downstream side of the print receiving member 139 in the paper transport direction, and further, the paper 113 is sent to the paper discharge tray 116. Roller 143 and spur 1
44, and guide members 145 and 146 that form the paper discharge path
And are arranged.

【0085】記録時には、キャリッジ123を移動させ
ながら画像信号に応じて記録ヘッド124を駆動するこ
とにより、停止している用紙113にインクを吐出して
1行分を記録し、用紙113を所定量搬送後次の行の記
録を行う。記録終了信号または、用紙113の後端が記
録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を
終了させ用紙113を排紙する。この場合、ヘッド12
4を構成する本発明に係るインクジェットヘッドはイン
ク滴噴射の制御性が向上し、特性変動が抑制されている
ので、安定して高い画像品質の画像を記録することがで
きる。
At the time of recording, by driving the recording head 124 in accordance with the image signal while moving the carriage 123, ink is ejected onto the stopped paper 113 to record one line, and the paper 113 is moved by a predetermined amount. After transportation, the next line is recorded. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the paper 113 reaches the recording area, the recording operation is ended and the paper 113 is ejected. In this case, the head 12
In the ink jet head according to the present invention, which composes No. 4, the controllability of ink droplet ejection is improved and the characteristic variation is suppressed, so that an image with high image quality can be stably recorded.

【0086】また、キャリッジ123の移動方向右端側
の記録領域を外れた位置には、ヘッド124の吐出不良
を回復するための回復装置147を配置している。回復
装置147はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手
段を有している。キャリッジ123は印字待機中にはこ
の回復装置147側に移動されてキャッピング手段でヘ
ッド124をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に
保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。
また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出す
ることにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、
安定した吐出性能を維持する。
A recovery device 147 for recovering the ejection failure of the head 124 is arranged at a position outside the recording area on the right end side of the carriage 123 in the moving direction. The recovery device 147 has a cap means, a suction means, and a cleaning means. The carriage 123 is moved to the recovery device 147 side while the printing is on standby, the head 124 is capped by the capping means, and the ejection port portion is kept wet to prevent ejection failure due to ink drying.
Also, by ejecting ink that is not related to recording during recording, etc., the ink viscosity of all ejection ports is made constant,
Maintains stable discharge performance.

【0087】吐出不良が発生した場合等には、キャッピ
ング手段でヘッド124の吐出口(ノズル)を密封し、
チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに
気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等
はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復され
る。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された
廃インク溜(不図示)に排出され、廃インク溜内部のイ
ンク吸収体に吸収保持される。
When a discharge failure occurs, the discharge port (nozzle) of the head 124 is sealed by capping means,
Bubbles and the like are sucked out together with the ink from the discharge port by the suction means through the tube, and the ink and dust adhering to the surface of the discharge port are removed by the cleaning means to recover the discharge failure. Further, the sucked ink is discharged to a waste ink reservoir (not shown) installed in the lower portion of the main body, and is absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.

【0088】このように、このインクジェット記録装置
においては本発明を実施したインクジェットヘッド又は
インクカートリッジを搭載しているので、振動板駆動不
良によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク滴吐
出特性が得られて、画像品質が向上する。また、低電圧
で駆動できるヘッドを搭載するので、インクジェット記
録装置全体の消費電力も低減できる。
As described above, in this ink jet recording apparatus, since the ink jet head or the ink cartridge embodying the present invention is mounted, there is no ink droplet ejection failure due to defective driving of the diaphragm, and stable ink droplet ejection characteristics are obtained. As a result, the image quality is improved. Further, since a head that can be driven at a low voltage is mounted, the power consumption of the entire inkjet recording device can be reduced.

【0089】次に、本発明に係るマイクロポンプについ
て図17を参照して説明する。なお、同図は同マイクロ
ポンプの要部断面説明図である。このマイクロポンプ
は、流路基板201と保護基板202とを重ねて接合し
た積層構造となっており、流路基板201には流体が流
れる流路203を形成するとともに、流路203の一壁
面を形成する変形可能な可動板204(ヘッドの振動板
に相当する。)を設け、可動板204の保護基板202
と接合固定しない部分は可動部分205となっている。
Next, the micropump according to the present invention will be described with reference to FIG. It should be noted that the figure is a cross-sectional explanatory view of the main parts of the micropump. This micropump has a laminated structure in which a flow path substrate 201 and a protective substrate 202 are overlapped and bonded to each other. A flow path 203 through which a fluid flows is formed in the flow path substrate 201, and one wall surface of the flow path 203 is formed. A deformable movable plate 204 (corresponding to a vibration plate of the head) to be formed is provided, and the protective substrate 202 of the movable plate 204 is provided.
The portion that is not joined and fixed with is a movable portion 205.

【0090】そして、可動部分205には絶縁膜206
を介して外面側に、前記インクジェットヘッドと同様
に、複数の電極207(第2実施形態に係るヘッドの電
極14と同じ構成としている。)を所定の間隔を置いて
設けている。保護基板202は前記ヘッドの第2基板2
と同様な機能を有するものであり、電極207を配置す
るための凹部208を形成している。ここでは、保護基
板202は平板板基板にスペーサ部209を設けること
で凹部208を形成している。
An insulating film 206 is formed on the movable portion 205.
A plurality of electrodes 207 (having the same configuration as the electrodes 14 of the head according to the second embodiment) are provided on the outer surface side through the vias with a predetermined space therebetween. The protective substrate 202 is the second substrate 2 of the head.
It has a function similar to that of the above, and forms a recess 208 for disposing the electrode 207. Here, the protective substrate 202 has the concave portion 208 formed by providing the spacer portion 209 on the flat plate substrate.

【0091】このマイクロポンプの動作原理を説明する
と、前述したように複数の電極207に対して1つおき
にパルス電位を与えることによって電極207間で静電
吸引力が生じるので、可動部分205が流路203側に
変形する。ここで、可動部分205を図中右側から順次
駆動することによって流路203内の流体は、矢印方向
へ流れが生じ、流体の輸送が可能となる。
Explaining the operating principle of this micropump, as described above, the electrostatic attraction force is generated between the electrodes 207 by applying the pulse potential to the plurality of electrodes 207 every other one. It deforms to the flow path 203 side. Here, by sequentially driving the movable part 205 from the right side in the drawing, the fluid in the flow path 203 flows in the direction of the arrow, and the fluid can be transported.

【0092】なお、この実施形態では可動部分を複数設
けた例を示したが、可動部分は1つでも良い。また、輸
送効率を上げるために、可動部分間に1又は複数の弁、
例えば逆止弁などを設けることもできる。
In this embodiment, the example in which a plurality of movable parts are provided is shown, but the number of movable parts may be one. Also, one or more valves between moving parts to increase transport efficiency,
For example, a check valve may be provided.

【0093】次に、本発明に係る光学デバイスの実施形
態について図18を参照して説明する。なお、同図は同
デバイスの概略構成図である。この光学デバイスは、変
形可能なミラー301と保護基板302とを重ねて接合
しており、ミラー301の保護基板302と接合固定し
ない部分は可動部分305となっている。そして、可動
部分305には絶縁膜306を介して外面側に複数の電
極307(第2実施形態のヘッドの電極14と同じ構成
としている。)を所定の間隔を置いて設けている。保護
基板302は前記ヘッドの第2基板2と同様な機能を有
するものであり、電極307を配置するための凹部30
8を形成している。ここでは、保護基板302は平板板
基板にスペーサ部309を設けることで凹部308を形
成している。なお、ミラー301表面は反射率を増加さ
せるため誘電体多層膜や金属膜を形成すると良い。
Next, an embodiment of the optical device according to the present invention will be described with reference to FIG. The figure is a schematic configuration diagram of the device. In this optical device, a deformable mirror 301 and a protective substrate 302 are overlapped and bonded to each other, and a portion of the mirror 301 which is not bonded and fixed to the protective substrate 302 is a movable part 305. A plurality of electrodes 307 (having the same structure as the electrode 14 of the head of the second embodiment) are provided on the outer surface side of the movable portion 305 via the insulating film 306 at predetermined intervals. The protective substrate 302 has a function similar to that of the second substrate 2 of the head, and the concave portion 30 for disposing the electrode 307.
8 forming. Here, the protective substrate 302 has a recess 308 formed by providing a spacer portion 309 on a flat plate substrate. A dielectric multilayer film or a metal film may be formed on the surface of the mirror 301 to increase the reflectance.

【0094】この光学デバイスの原理を説明すると、ミ
ラー301の可動部分305に設けた複数の電極307
に対して1つおきにパルス電位を与えることによって、
電極307間で静電吸引力が生じるので、可動部分30
5が凸状に変形して凸面ミラーとなる。したがって、光
源310からの光がレンズ311を介してミラー301
に照射した場合、ミラー301を駆動しないときには、
光は入射角と同じ角度で反射するが、ミラー301を可
動部分305を駆動した場合はその可動部分305が凸
面ミラーとなるので反射光は発散光となる。これにより
光変調デバイスが実現できる。
The principle of this optical device will be described. A plurality of electrodes 307 provided on the movable portion 305 of the mirror 301.
To every other pulse potential,
Since an electrostatic attraction force is generated between the electrodes 307, the movable part 30
5 is transformed into a convex shape to form a convex mirror. Therefore, the light from the light source 310 passes through the lens 311 and the mirror 301.
When the mirror 301 is not driven,
The light is reflected at the same angle as the incident angle, but when the movable portion 305 is driven by the mirror 301, the movable portion 305 serves as a convex mirror, so that the reflected light becomes divergent light. Thereby, an optical modulation device can be realized.

【0095】そこで、この光学デバイスを応用した例を
図19及び図20をも参照して説明する。この例は、上
述した光学デバイスを2次元に配列し、各ミラーの可動
部分305を独立して駆動するようにしたものである。
なお、ここでは、4×4の配列を示しているが、これ以
上配列することも可能である。また、電極307は可動
部分305の面において格子状に分離している(前記液
滴吐出ヘッドの実施形態においても、この電極305と
同様に、電極14を格子状に分離することもでき
る。)。
Therefore, an example in which this optical device is applied will be described with reference to FIGS. 19 and 20. In this example, the above-mentioned optical devices are two-dimensionally arranged and the movable portion 305 of each mirror is independently driven.
Although a 4 × 4 array is shown here, more arrays are possible. The electrodes 307 are separated in a grid pattern on the surface of the movable portion 305 (the electrode 14 can be separated in a grid pattern in the same manner as the electrode 305 in the embodiment of the droplet discharge head). .

【0096】したがって、前述した図18と同様に、光
源310からの光はレンズ311を介してミラー301
に照射され、ミラー301を駆動していないところに入
射した光は、投影用レンズ312へ入射する。一方、電
極307に電圧を印加してミラー301の可動部分30
5を変形させているところは凸面ミラーとなるので光は
発散し投影用レンズ312にほとんど入射しない。この
投影用レンズ312に入射した光はスクリーン(図示し
ない)などに投影され、スクリーンに画像を表示するこ
とができる。
Therefore, as in the case of FIG. 18, the light from the light source 310 passes through the lens 311 and the mirror 301.
The light that is applied to the area where the mirror 301 is not driven enters the projection lens 312. On the other hand, a voltage is applied to the electrode 307 to move the movable portion 30 of the mirror 301.
Since the portion where 5 is deformed is a convex mirror, light diverges and hardly enters the projection lens 312. The light incident on the projection lens 312 is projected on a screen (not shown) or the like, and an image can be displayed on the screen.

【0097】これらのマイクロポンプや光学デバイスの
実施形態においては、第2実施形態に係るインクジェッ
トヘッドと同様な構成のアクチュエータとしたが、第
1、第3実施形態以降の実施形態に係るインクジェット
ヘッドと同様な構成のアクチュエータとすることもでき
る。
In the embodiments of these micropumps and optical devices, the actuator having the same structure as the ink jet head according to the second embodiment is used, but with the ink jet heads according to the first and third embodiments and thereafter. An actuator having a similar structure can be used.

【0098】なお、上記実施形態においては、液滴吐出
ヘッドとしてインクジェットヘッドに適用した例で説明
したが、インクジェットヘッド以外の液滴吐出ヘッドと
して、例えば、液体レジストを液滴として吐出する液滴
吐出ヘッド、DNAの試料を液滴として吐出する液滴吐
出ヘッドなどの他の液滴吐出ヘッドにも適用できる。ま
た、マイクロアクチュエータは、マイクロポンプ、光学
デバイス(光変調デバイス)以外にも、マイクロスイッ
チ(マイクロリレー)、マルチ光学レンズのアクチュエ
ータ(光スイッチ)、マイクロ流量計、圧力センサなど
にも適用することができる。また、電極を振動板の片面
に設けた例で説明しているが、両面に設けることもでき
る。
In the above embodiment, an example in which the liquid droplet ejection head is applied to an ink jet head has been described. However, as a liquid droplet ejection head other than the ink jet head, for example, a liquid droplet ejection for ejecting liquid resist as a liquid droplet. The present invention can also be applied to other droplet discharge heads such as a head and a droplet discharge head that discharges a DNA sample as droplets. The microactuator can be applied not only to micropumps and optical devices (light modulation devices) but also to microswitches (microrelays), multi-optical lens actuators (optical switches), microflowmeters, pressure sensors, etc. it can. Further, although the example in which the electrodes are provided on one side of the diaphragm has been described, the electrodes may be provided on both sides.

【0099】[0099]

【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、振動板に電気的に互いに絶縁分離
された導電性を有する構造体からなり、固定端部が自由
端部側よりも幅が狭い複数の電極を設け、電極間に静電
力を発生させることによって前記振動板を変形させるの
で、低コストで、滴吐出効率が高く、高画質印字が可能
なヘッドが得られ、しかも振動板の剛性が高くなるのを
抑制しつつ電極間隔を狭くすることができて低電圧駆動
化を図れる。
As described above, according to the droplet discharge head of the present invention, the vibrating plate is made of a conductive structure that is electrically insulated and separated from each other, and the fixed end is the free end. Since a plurality of electrodes having a width narrower than that of the side are provided and the vibrating plate is deformed by generating an electrostatic force between the electrodes, it is possible to obtain a head capable of high-quality printing at low cost with high droplet ejection efficiency. In addition, the electrode interval can be narrowed while suppressing the rigidity of the diaphragm from increasing, and low voltage driving can be achieved.

【0100】ここで、電極の幅が連続的又は段階的に変
化していることで、振動板側の電極スペースが小さくな
って振動板の剛性が高くなるのを抑制され、かつ、自由
端部側の電極間隔を狭くすることができて低電圧駆動化
を図れる。
Here, since the width of the electrode changes continuously or stepwise, it is possible to prevent the electrode space on the diaphragm side from being reduced and the rigidity of the diaphragm to be increased, and the free end portion to be suppressed. The electrode spacing on the side can be narrowed, and low voltage driving can be achieved.

【0101】また、電極がポリシリコンからなることで
均一でかつ低抵抗の電極形成を簡単に行うことができ、
バラツキの少ない信頼性の高いヘッドを低コストで得る
ことができる。
Further, since the electrodes are made of polysilicon, uniform and low-resistance electrodes can be easily formed.
A highly reliable head with less variation can be obtained at low cost.

【0102】さらに、電極の表面に絶縁膜を形成するこ
とで、電極間の実効ギャップを小さくすることができ、
より低電圧駆動化を図れるとともに、電極のショートに
よる動作不良を低減することができ、耐圧も向上して、
信頼性が向上する。この場合、電極表面の絶縁膜は略均
一の膜厚とすることで成膜が容易になり、また、固定端
部側の膜厚を自由端部側の膜厚より薄くすることで、振
動板側の電極スペースの増加を抑制できて効率的な駆動
を行うことができる。
Furthermore, by forming an insulating film on the surface of the electrodes, the effective gap between the electrodes can be reduced,
In addition to being able to drive at a lower voltage, malfunctions due to electrode shorts can be reduced, and the breakdown voltage is also improved.
Improves reliability. In this case, the insulating film on the electrode surface can be easily formed by making the film thickness substantially uniform, and by making the film thickness on the fixed end side smaller than the film thickness on the free end side, the vibration plate can be formed. An increase in the electrode space on the side can be suppressed, and efficient driving can be performed.

【0103】更に、絶縁膜はSiO2膜、Si
膜、SiON膜、SiOF膜のいずれかとすることに
より、半導体製造で一般的に使用されているLPCVD
法により成膜することで均一で安定した成膜を行うこと
ができ、また同じく半導体製造で一般的に使用されてい
るプラズマCVD法により成膜することで安定した成膜
を行うことができ、低コストで安定したヘッドを製作す
ることが可能になる。
Further, the insulating film is a SiO 2 film, Si 3 N
4 film, SiON film, or SiOF film, which is commonly used in semiconductor manufacturing.
It is possible to form a uniform and stable film by forming a film by the method, and it is also possible to form a stable film by forming a film by the plasma CVD method which is also commonly used in semiconductor manufacturing. It is possible to manufacture a stable head at low cost.

【0104】また、振動板と電極との間に絶縁膜が形成
されていることで、振動板が導電性の場合でも電極に印
加した電圧が振動板側にリークすることもなく、駆動が
可能になり、効率良く電極に電圧を印加できる。この絶
縁膜は多層膜とすることで、電極材料の加工における材
料選択性が高くなり、エッチング選択性の高い膜を電極
材料に下地に使用することができて、プロセスの選択幅
が広がり安価で信頼性の高いヘッドを製作することが可
能になる。
Further, since the insulating film is formed between the diaphragm and the electrode, even if the diaphragm is conductive, the voltage applied to the electrode does not leak to the diaphragm side and the driving can be performed. Therefore, the voltage can be efficiently applied to the electrodes. By making this insulating film a multilayer film, the material selectivity in the processing of the electrode material becomes high, and a film with a high etching selectivity can be used as the base material for the electrode material, which widens the selection range of the process and is inexpensive. It is possible to manufacture a highly reliable head.

【0105】この場合、多層膜のうちの少なくとも電極
側の膜をシリコン酸化膜とすることで、シリコン酸化膜
は絶縁性が良く高耐圧であるので信頼性が向上し、また
電極材料にポリシリコンを使用した場合の異方性ドライ
エッチングによる加工において、シリコン酸化膜はエッ
チングスピードが遅い(選択比が高い)のでプロセスマ
ージンが広がり信頼性の高いヘッドを製作することが可
能になる。また、多層膜のうちの少なくとも電極側の膜
をシリコン窒化膜とすることで、シリコン窒化膜も絶縁
性が良く高耐圧であるので信頼性が向上し、また、本発
明に係る製造方法における犠牲層除去に使用するHF水
溶液に対して選択性が高いのでプロセスマージンが広が
り信頼性の高いヘッドを製作することが可能になる。
In this case, since at least the electrode-side film of the multilayer film is made of a silicon oxide film, the silicon oxide film has a good insulating property and a high withstand voltage, so that the reliability is improved and the electrode material is made of polysilicon. In the processing by anisotropic dry etching when using, the silicon oxide film has a slow etching speed (high selection ratio), so that a process margin is widened and a highly reliable head can be manufactured. In addition, since at least the electrode side film of the multilayer film is a silicon nitride film, the silicon nitride film also has good insulation and high withstand voltage, so that the reliability is improved, and the sacrifice in the manufacturing method according to the present invention is improved. Since the selectivity is high with respect to the HF aqueous solution used for layer removal, the process margin is widened and a highly reliable head can be manufactured.

【0106】さらに、電極は電極の並び方向で部分的に
幅が狭くなっていることで、エッチング不足による電極
間のショートや犠牲層のエッチング残をなくすることが
でき、歩留まりが向上して、信頼性の高いヘッドを製作
することが可能になる。
Furthermore, since the electrodes are partially narrowed in the direction in which the electrodes are arranged, it is possible to eliminate short-circuiting between the electrodes and etching residue of the sacrificial layer due to insufficient etching, thereby improving the yield. It is possible to manufacture a highly reliable head.

【0107】また、複数の電極の間隔が電極の並び方向
で異なることで、加工ばらつきによらずに振動板の動作
を一定に制御することができて効率的な駆動を行うこと
ができる。この場合、複数の電極の間隔は振動板周辺部
が振動板中央部よりも狭いことで、振動板周辺部から中
央部に向かって変形させることができ、効率的に変形さ
せることができる。
Further, since the intervals between the plurality of electrodes are different depending on the direction in which the electrodes are arranged, the operation of the diaphragm can be controlled to be constant regardless of processing variations, and efficient driving can be performed. In this case, since the vibrating plate peripheral portion is narrower than the vibrating plate central portion in the interval between the plurality of electrodes, the vibrating plate can be deformed from the vibrating plate peripheral portion toward the central portion, and thus can be efficiently deformed.

【0108】さらにまた、電極の一部は選択CVD法或
いは電鋳で形成することにより低抵抗の電極を均一に低
コストで形成することができ、ヘッドの低コスト化を図
れる。
Furthermore, by forming part of the electrodes by the selective CVD method or electroforming, low resistance electrodes can be uniformly formed at low cost, and the cost of the head can be reduced.

【0109】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法に
よれば、本発明に係る電極の幅が連続的に変化している
液滴吐出ヘッドを製造する方法であって、電極は電極間
の溝を異方性エッチングして形成するので、低コストで
幅が変化する電極を形成することができる。
According to the method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, the method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention in which the width of the electrodes is continuously changed, wherein the electrodes are between the electrodes. Since the groove is formed by anisotropic etching, it is possible to form an electrode having a variable width at low cost.

【0110】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法に
よれば、電極の幅が段階的に変化している液滴吐出ヘッ
ドを製造する方法であって、電極は幅の狭い部分に犠牲
層を設けた状態で幅の広い部分に対応する電極間の溝を
異方性エッチングした後、幅の狭い部分の犠牲層をウエ
ットエッチングにより除去して形成するので、高アスペ
クトエッチングを必要とせずに電極を形成でき、狭い電
極間隔の加工不良によって生じるショートなどの歩留ま
り低下を防ぐことができる。
According to the method of manufacturing a droplet discharge head of the present invention, a method of manufacturing a droplet discharge head in which the width of an electrode changes stepwise, wherein the electrode is a sacrificial layer in a narrow portion. After anisotropic etching of the groove between the electrodes corresponding to the wide portion with the provision, the sacrifice layer of the narrow portion is removed by wet etching, so that high aspect etching is not required. The electrodes can be formed, and it is possible to prevent a reduction in yield such as a short circuit caused by a processing defect having a narrow electrode interval.

【0111】この場合、犠牲層にシリコン酸化膜を用い
ることで、ウエハ面内均一性が良く、均一な電極形状を
作り込むことができ、また、除去する際においても、ウ
ェットエッチングにより簡便に低コストで除去すること
ができるようになる。特にシリコン酸化膜はプラズマC
VD法により成膜することで、低コスト化を図れる。
In this case, by using a silicon oxide film for the sacrificial layer, the uniformity in the wafer surface is good, and a uniform electrode shape can be formed. Further, even when the sacrifice layer is removed, it is possible to easily reduce the electrode shape by wet etching. Can be removed at cost. Especially, the silicon oxide film is plasma C
The cost can be reduced by forming the film by the VD method.

【0112】本発明に係るインクカートリッジによれ
ば、インク滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドと
この液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクを
一体化したので、製造不良が減少し、低コスト化を図れ
る。
According to the ink cartridge of the present invention, since the droplet discharge head according to the present invention for discharging ink droplets and the ink tank for supplying ink to the droplet discharge head are integrated, manufacturing defects are reduced. The cost can be reduced.

【0113】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インクジェットヘッドとして
本発明に係る液滴吐出ヘッド又はインクカートリッジを
塔載するので、装置の低コスト化を図れる。
According to the ink jet recording apparatus of the present invention, since the liquid droplet ejection head or the ink cartridge of the present invention is mounted as an ink jet head for ejecting ink droplets, the cost of the apparatus can be reduced.

【0114】本発明に係るマイクロアクチュエータによ
れば、可動部分を変形させるマイクロアクチュエータで
あって、可動部分に電気的に互いに絶縁分離された導電
性を有する構造体からなり、固定端部が自由端部側より
も幅が狭い複数の電極を設け、電極間に静電力を発生さ
せることによって可動部分を変形させるので、低コスト
で、動作効率が高いアクチュエータが得られ、しかも、
振動板の剛性が高くなるのを抑制しつつ電極間隔を狭く
することができて低電圧駆動化を図れる。
The microactuator according to the present invention is a microactuator for deforming a movable part, which is composed of a conductive structure electrically insulated and separated from each other in the movable part, and the fixed end is a free end. Since a plurality of electrodes having a width narrower than that of the part side are provided and the movable part is deformed by generating an electrostatic force between the electrodes, an actuator with high operation efficiency can be obtained at low cost, and moreover,
The electrode spacing can be narrowed while suppressing the increase in the rigidity of the diaphragm, and low voltage driving can be achieved.

【0115】本発明に係るマイクロポンプによれば、可
動部分の変形によって液体を輸送するマイクロポンプで
あって、本発明に係るマイクロアクチュエータを備えた
ので、小型で、低消費電力化を図れるとともに、低コス
ト化を図れる。
According to the micropump of the present invention, which is a micropump that transports a liquid by deformation of a movable part, and is equipped with the microactuator of the present invention, it is possible to achieve a small size and low power consumption. The cost can be reduced.

【0116】本発明に係る光学デバイスによれば、可動
部分に形成したミラーの変位によって光の反射方向を変
化させる光学デバイスであって、本発明に係るマイクロ
アクチュエータを備えたので、小型で、低消費電力化を
図れるとともに、低コスト化を図れる。
According to the optical device of the present invention, the optical device changes the reflection direction of light by the displacement of the mirror formed in the movable part, and is equipped with the microactuator of the present invention. It is possible to reduce power consumption and cost.

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

【図1】本発明の液滴吐出ヘッドの第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. 1 is an exploded perspective view illustrating an inkjet head according to a first embodiment of a droplet discharge head of the invention.

【図2】同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view of the same head in the diaphragm longitudinal direction.

【図3】同ヘッドの振動板短手方向の要部拡大断面説明
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional explanatory view of a main part of the head in a lateral direction of a diaphragm.

【図4】同ヘッドの電極配置パターンを説明する平面説
明図
FIG. 4 is an explanatory plan view for explaining an electrode arrangement pattern of the head.

【図5】同ヘッドの作用説明に供する要部拡大断面説明
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional explanatory view of an essential part for explaining the operation of the head.

【図6】同第2実施形態に係るインクジェットヘッドの
振動板短手方向に沿う要部断面説明図
FIG. 6 is an explanatory cross-sectional view of a main part of the inkjet head according to the second embodiment, taken along the lateral direction of the diaphragm.

【図7】同ヘッドの電極部分の拡大説明図FIG. 7 is an enlarged explanatory diagram of an electrode portion of the head.

【図8】同ヘッドの製造工程の一例を説明する説明図FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an example of a manufacturing process of the head.

【図9】図8に続く工程を説明する説明図FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a step following FIG.

【図10】同第3実施形態に係るインクジェットヘッド
の一例を説明する電極部分の拡大説明図
FIG. 10 is an enlarged explanatory view of an electrode portion for explaining an example of the inkjet head according to the third embodiment.

【図11】同実施形態に係るインクジェットヘッドの他
の例を説明する電極部分の拡大説明図
FIG. 11 is an enlarged explanatory view of an electrode portion for explaining another example of the inkjet head according to the embodiment.

【図12】同第4実施形態に係るインクジェットヘッド
の一例を説明する電極パターンの平面説明図
FIG. 12 is an explanatory plan view of an electrode pattern for explaining an example of the inkjet head according to the fourth embodiment.

【図13】同第5実施形態に係るインクジェットヘッド
の一例を説明する電極パターンの平面説明図
FIG. 13 is an explanatory plan view of an electrode pattern for explaining an example of the inkjet head according to the fifth embodiment.

【図14】本発明に係るインクカートリッジの説明に供
する斜視説明図
FIG. 14 is a perspective explanatory view for explaining an ink cartridge according to the present invention.

【図15】本発明に係るインクジェット記録装置の一例
を説明する斜視説明図
FIG. 15 is a perspective explanatory view illustrating an example of an inkjet recording apparatus according to the present invention.

【図16】同記録装置の機構部の説明図FIG. 16 is an explanatory diagram of a mechanical section of the recording apparatus.

【図17】本発明に係るマイクロポンプの実施形態を説
明する断面説明図
FIG. 17 is a cross-sectional explanatory diagram illustrating an embodiment of a micropump according to the present invention.

【図18】本発明に係る光学デバイスの実施形態を説明
する断面説明図
FIG. 18 is a sectional explanatory view illustrating an embodiment of an optical device according to the present invention.

【図19】同光学デバイスを用いた光変調デバイスの一
例を説明する斜視説明図
FIG. 19 is a perspective explanatory view illustrating an example of a light modulation device using the optical device.

【図20】同光変調デバイスの要部斜視説明図FIG. 20 is a perspective view for explaining a main part of the optical modulation device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第1基板、2…第2基板、3…ノズル板、4…ノズ
ル孔、6…吐出室、7…流体抵抗部、8…共通液室、1
0…振動板、14…電極、21…絶縁膜、100…イン
クカートリッジ、201…流路基板、203…流路、2
05…可動部分、207…電極、301…ミラー、30
5…可動部分、307…電極。
1 ... 1st substrate, 2 ... 2nd substrate, 3 ... Nozzle plate, 4 ... Nozzle hole, 6 ... Discharge chamber, 7 ... Fluid resistance part, 8 ... Common liquid chamber, 1
0 ... Vibration plate, 14 ... Electrode, 21 ... Insulating film, 100 ... Ink cartridge, 201 ... Flow path substrate, 203 ... Flow path, 2
05 ... Movable part, 207 ... Electrode, 301 ... Mirror, 30
5 ... Movable part, 307 ... Electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 41/09 H01L 41/22 Z 41/22 (72)発明者 大西 晃二 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 山中 邦裕 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 橋本 憲一郎 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 田中 誠 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 三村 忠士 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 Fターム(参考) 2C056 EA24 FA02 HA16 HA17 KC01 2C057 AF51 AF93 AG54 AG56 AG70 AP34 AP38 AP53 BA04 BA14 BA15 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 41/09 H01L 41/22 Z 41/22 (72) Inventor Koji Onishi 1-chome, Nakamagome, Ota-ku, Tokyo No. 3-6 Inside Ricoh Company (72) Inventor Kunihiro Yamanaka 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Company (72) Kenichiro Hashimoto 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo In stock company Ricoh (72) Inventor Makoto Tanaka 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh stock company (72) Inventor Tadashi Mimura 1-3-6 Nakamagome, Tokyo Ota-ku Ricoh company F-term (reference) 2C056 EA24 FA02 HA16 HA17 KC01 2C057 AF51 AF93 AG54 AG56 AG70 AP34 AP38 AP53 BA04 BA14 BA15

Claims (25)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液滴を吐出する単一又は複数のノズル孔
と、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室と、前記
吐出室の少なくとも一方の壁を構成する振動板とを備
え、前記振動板を変形させることによって液に圧力を加
え液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板
に電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体
からなり、固定端部が自由端部側よりも幅が狭い複数の
電極を設け、前記電極間に静電力を発生させることによ
って前記振動板を変形させることを特徴とする液滴吐出
ヘッド。
1. A vibrating plate, comprising: a single or a plurality of nozzle holes for ejecting droplets; a discharge chamber communicating with each of the nozzle holes; and a vibration plate constituting at least one wall of the discharge chamber. In a droplet discharge head that applies pressure to a liquid to discharge droplets by deforming a plate, the vibrating plate is formed of a conductive structure that is electrically insulated and separated from each other, and a fixed end portion is a free end portion. A droplet discharge head characterized in that a plurality of electrodes having a width narrower than that of the side are provided, and the vibrating plate is deformed by generating an electrostatic force between the electrodes.
【請求項2】 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記電極の幅が連続的に変化していることを特徴と
する液滴吐出ヘッド。
2. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the width of the electrode is continuously changed.
【請求項3】 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記電極の幅が段階的に変化していることを特徴と
する液滴吐出ヘッド。
3. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the width of the electrode is changed stepwise.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドにおいて、前記電極がポリシリコンからなる
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
4. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the electrode is made of polysilicon.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドにおいて、前記電極の表面には絶縁膜が形成
されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
5. The droplet discharge head according to claim 1, wherein an insulating film is formed on the surface of the electrode.
【請求項6】 請求項5に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記電極表面の絶縁膜は略均一の膜厚であることを
特徴とする液滴吐出ヘッド。
6. The droplet discharge head according to claim 5, wherein the insulating film on the surface of the electrode has a substantially uniform film thickness.
【請求項7】 請求項5に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記電極表面の絶縁膜は固定端部側の膜厚が自由端
部側の膜厚より薄いことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
7. The droplet discharge head according to claim 5, wherein the insulating film on the electrode surface has a film thickness on the fixed end side smaller than that on the free end side. .
【請求項8】 請求項5乃至7のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドにおいて、前記絶縁膜がSiO2膜、Si
膜、SiON膜、SiOF膜のいずれかであること
を特徴とする液滴吐出ヘッド。
8. The droplet discharge head according to claim 5, wherein the insulating film is a SiO 2 film or a Si 3 film.
A droplet discharge head, which is one of an N 4 film, a SiON film, and a SiOF film.
【請求項9】 請求項1乃至8のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドにおいて、前記振動板と前記電極との間に絶
縁膜が形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッ
ド。
9. The droplet discharge head according to claim 1, wherein an insulating film is formed between the vibrating plate and the electrode.
【請求項10】 請求項9に記載の液滴吐出ヘッドにお
いて、前記絶縁膜は多層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 insulating film is a multilayer film.
【請求項11】 請求項10に記載の液滴吐出ヘッドに
おいて、前記多層膜のうちの少なくとも電極側の膜はシ
リコン酸化膜又は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。
11. The droplet discharge head according to claim 10, wherein at least an electrode side film of the multilayer film is a silicon oxide film or a silicon nitride film.
【請求項12】 請求項1乃至11のいずれかに記載の
液滴吐出ヘッドにおいて、前記電極は電極の並び方向で
部分的に幅が狭くなっていることを特徴とする液滴吐出
ヘッド。
12. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the electrode has a partially narrowed width in a direction in which the electrodes are arranged.
【請求項13】 請求項1乃至12のいずれかに記載の
液滴吐出ヘッドにおいて、前記複数の電極の間隔が電極
の並び方向で異なることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
13. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the plurality of electrodes have different intervals in the arrangement direction of the electrodes.
【請求項14】 請求項13に記載の液滴吐出ヘッドに
おいて、前記複数の電極の間隔は振動板周辺部が振動板
中央部よりも狭い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 a distance between the plurality of electrodes is smaller in a peripheral portion of the diaphragm than in a central portion of the diaphragm.
【請求項15】 請求項1乃至14に記載の液滴吐出ヘ
ッドにおいて、前記電極の一部は選択CVD法により形
成されていること特徴とする液滴吐出ヘッド。
15. The droplet discharge head according to claim 1, wherein a part of the electrode is formed by a selective CVD method.
【請求項16】 請求項1乃至14に記載の液滴吐出ヘ
ッドにおいて、前記電極は電鋳により形成されているこ
と特徴とする液滴吐出ヘッド。
16. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the electrodes are formed by electroforming.
【請求項17】 請求項2に記載の液滴吐出ヘッドを製
造する方法であって、前記電極は電極間の溝を異方性エ
ッチングして形成することを特徴とする液滴吐出ヘッド
の製造方法。
17. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 2, wherein the electrode is formed by anisotropically etching a groove between the electrodes. Method.
【請求項18】 請求項3に記載の液滴吐出ヘッドを製
造する方法であって、前記電極は幅の狭い部分に犠牲層
を設けた状態で幅の広い部分に対応する電極間の溝を異
方性エッチングした後、幅の狭い部分の犠牲層をウエッ
トエッチングにより除去して形成することを特徴とする
液滴吐出ヘッドの製造方法。
18. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 3, wherein the electrodes have a groove between the electrodes corresponding to the wide portion in a state where the sacrificial layer is provided in the narrow portion. A method of manufacturing a droplet discharge head, characterized in that the sacrifice layer in a narrow portion is removed by wet etching after anisotropic etching.
【請求項19】 請求項16に記載の液滴吐出ヘッドの
製造方法において、前記犠牲層がシリコン酸化膜である
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
19. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 16, wherein the sacrificial layer is a silicon oxide film.
【請求項20】 請求項19に記載の液滴吐出ヘッドの
製造方法において、前記シリコン酸化膜はプラズマCV
D法により成膜することを特徴とする液滴吐出ヘッドの
製造方法。
20. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 19, wherein the silicon oxide film is plasma CV.
A method of manufacturing a droplet discharge head, characterized in that a film is formed by the D method.
【請求項21】 インク滴を吐出する液滴吐出ヘッドと
この液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクを
一体化したインクカートリッジにおいて、前記液滴吐出
ヘッドが請求項1乃至16のいずれかに記載の液滴吐出
ヘッドであることを特徴とするインクカートリッジ。
21. An ink cartridge in which a droplet discharge head that discharges an ink droplet and an ink tank that supplies ink to the droplet discharge head are integrated, wherein the droplet discharge head is any one of claims 1 to 16. An ink cartridge, which is the above-mentioned droplet discharge head.
【請求項22】 インク滴を吐出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請求項1乃至16のいずれかに
記載の液滴吐出ヘッド又は請求項21に記載のインクカ
ートリッジであることを特徴とするインクジェット記録
装置。
22. In an inkjet recording apparatus equipped with an inkjet head for ejecting ink droplets, the inkjet head is the droplet ejection head according to any one of claims 1 to 16 or the ink cartridge according to claim 21. An ink jet recording apparatus characterized by the above.
【請求項23】 可動部分を変形させるマイクロアクチ
ュエータであって、前記可動部分に電気的に互いに絶縁
分離された導電性を有する構造体からなり、固定端部が
自由端部側よりも幅が狭い複数の電極を設け、前記電極
間に静電力を発生させることによって前記可動部分を変
形させることを特徴とするマイクロアクチュエータ。
23. A microactuator for deforming a movable part, wherein the movable part is composed of a conductive structure that is electrically insulated and separated from each other, and a fixed end portion is narrower than a free end portion side. A microactuator comprising a plurality of electrodes, wherein the movable portion is deformed by generating an electrostatic force between the electrodes.
【請求項24】 可動部分の変形によって液体を輸送す
るマイクロポンプであって、前記請求項23に記載のマ
イクロアクチュエータを備えていることを特徴とするマ
イクロポンプ。
24. A micropump for transporting a liquid by deformation of a movable part, comprising the microactuator according to claim 23.
【請求項25】 可動部分に形成したミラーの変位によ
って光の反射方向を変化させる光学デバイスであって、
前記請求項23に記載のマイクロアクチュエータを備え
ていることを特徴とする光学デバイス。
25. An optical device for changing the reflection direction of light by displacing a mirror formed on a movable part,
An optical device comprising the microactuator according to claim 23.
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