JP2003211393A - Microactuator, droplet discharge head, ink cartridge, ink jet recording device, micropump, and optical device - Google Patents

Microactuator, droplet discharge head, ink cartridge, ink jet recording device, micropump, and optical device

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JP2003211393A
JP2003211393A JP2002007067A JP2002007067A JP2003211393A JP 2003211393 A JP2003211393 A JP 2003211393A JP 2002007067 A JP2002007067 A JP 2002007067A JP 2002007067 A JP2002007067 A JP 2002007067A JP 2003211393 A JP2003211393 A JP 2003211393A
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electrode
ink
electrodes
microactuator
film
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JP2002007067A
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Japanese (ja)
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Junichi Azumi
純一 安住
Mitsugi Irinoda
貢 入野田
Kaihei Itsushiki
海平 一色
Shinji Tanaka
田中  慎二
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14411Groove in the nozzle plate

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  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a high operating efficiency at low cost. <P>SOLUTION: An insulating film 11 is formed over a diaphragm 10 and a plurality of electrodes 14 electrically insulated from one another and each consisting of an electrically conductive structure are provided on the surface of the insulating film 11. An area 14C is provided where the film thickness of the electrode 14 near the fixed end of the diaphragm is reduced. <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】本発明はマイクロアクチュエー
タ、液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ、インクジェ
ット記録装置、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 microactuator, a droplet discharge head, an ink cartridge, an ink jet recording apparatus, 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は、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. Further, the microactuator forming the actuator portion of the droplet discharge head is, for example, an optical device such as a micropump or a micro light modulation device, a micro switch (micro relay), an actuator (optical switch) of a multi-optical lens, a micro flow meter, It can also be applied to 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。
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.

【0008】また、特開2000−15805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。
Further, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-15805, a protrusion is provided on the surface of the diaphragm made of a silicon substrate, an electrode is formed on the protrusion, and a voltage is applied to the electrode. There is also a type that ejects ink by deforming the vibration plate by an electrostatic force that acts between the protrusions.

【0009】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。
As a 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.

【0010】また、特開2001−47624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。
Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-47624, a vibrating plate is provided on one of the electrode pairs which are formed in a comb-like shape and are nested in each other, and a voltage is applied to the electrode pair. Generates electrostatic attraction between the comb teeth,
There is also a type in which the diaphragm is deformed by the displacement of the electrodes and the ink is ejected by the elastic force of the diaphragm when the voltage is cut off.

【0011】[0011]

【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.

【0012】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。
Further, in the droplet discharge head described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-71882, since no ink is 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.

【0013】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, since this is a so-called hitting method in which ink is ejected by the elastic force of the diaphragm, the diaphragm needs to have a rigidity sufficient to eject the ink. There is a problem that the voltage becomes high due to the attraction.

【0014】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.

【0015】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 vibration plate formed of a conductive silicon substrate is provided with a projection, and the projection 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.

【0016】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。
In addition, it is necessary to form a protrusion on the diaphragm and attach an electrode to this protrusion. 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.

【0017】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。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, the interval between the protrusions must be narrowed for lowering the voltage, but it is difficult to form the electrode in such a narrow space, and the electrode is formed between the narrow protrusions. Then, a defect such as a short circuit may occur. Further, it is impossible to form an electrode on the protrusion by a general method because the photolithography process in a three-dimensional structure is difficult in resist coating, exposure, etc. Therefore, using a special device, There is a problem that the manufacturing process becomes long and the cost becomes high.

【0018】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、駆動効率が高いマイクロアクチュ
エータ、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、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ポンプ及び
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 microactuator having high driving efficiency, a low cost droplet discharging head having high droplet discharging efficiency and high image quality printing, An object of the present invention is to provide an ink cartridge in which this head is integrated, an inkjet recording apparatus capable of high-quality recording, a low cost, high-efficiency micropump and an optical device.

【0019】[0019]

【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
分には電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構
造体からなる少なくとも2つの電極を設け、この電極は
可動部分の固定端近傍がその他の部分よりも曲がり易く
形成されており、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ものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a microactuator according to the present invention is a microactuator which deforms a movable part, and the movable part is electrically conductive and electrically isolated from each other. There is provided at least two electrodes composed of a structure having a structure. This electrode is formed so that the vicinity of the fixed end of the movable portion is more easily bent than the other portions, and the movable portion is deformed by generating an electrostatic force between the electrodes. It is what makes me.

【0020】ここで、可動部分の固定端近傍の電極の膜
厚がその他の部分よりも薄いことが好ましい。また、電
極にはスリットを形成して膜厚の薄い部分を設けること
が好ましい。さらに、2つの電極は平行に配置されてい
ることが好ましい。さらにまた、電極はポリシリコン又
は単結晶シリコンからなること、この場合、電極は導電
型がn型またはp型の不純物原子を含むことが好まし
い。
Here, it is preferable that the film thickness of the electrode near the fixed end of the movable portion is thinner than that of other portions. Further, it is preferable that a slit is formed in the electrode to provide a thin portion. Furthermore, the two electrodes are preferably arranged in parallel. Furthermore, it is preferable that the electrode is made of polysilicon or single crystal silicon, and in this case, the electrode contains an impurity atom whose conductivity type is n type or p type.

【0021】また、可動部分と電極が電気的に分離され
ていること、この場合、可動部分と電極との間に絶縁膜
が設けられていることが好ましく、絶縁膜はシリコン酸
化膜であることが好ましい。さらに、可動部分は引っ張
り応力、特に、1GPa以下の引っ張り応力を有するこ
とが好ましい。
Further, it is preferable that the movable portion and the electrode are electrically separated, and in this case, an insulating film is provided between the movable portion and the electrode, and the insulating film is a silicon oxide film. Is preferred. Furthermore, it is preferable that the movable portion has a tensile stress, particularly a tensile stress of 1 GPa or less.

【0022】さらに、電極表面には絶縁膜、例えば熱酸
化膜或いは堆積膜が設けられていることが好ましい。或
いは、電極表面には導電性膜が形成されていることが好
ましい。
Further, it is preferable that an insulating film such as a thermal oxide film or a deposited film is provided on the surface of the electrode. Alternatively, it is preferable that a conductive film is formed on the electrode surface.

【0023】本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板を
変形させることによって液滴を吐出する液滴吐出ヘッド
において、振動板を可動部分とする本発明に係るマイク
ロアクチュエータを備えているものである。
The droplet discharge head according to the present invention is a droplet discharge head that discharges droplets by deforming a vibrating plate, and includes the microactuator according to the present invention in which the vibrating plate is a movable portion. is there.

【0024】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 that discharges ink droplets and the ink tank that supplies ink to the droplet discharge head are integrated.

【0025】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インクジェットヘッドが本発明に係
る液滴吐出ヘッド又は本発明に係るインクカートリッジ
であるものである。
The ink jet recording apparatus according to the present invention is
An inkjet head that ejects ink droplets is the droplet ejection head according to the present invention or the ink cartridge according to the present invention.

【0026】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ている
ものである。
The 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.

【0027】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
ュエータを備えているものである。
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 on a movable portion, and includes the microactuator according to the present invention.

【0028】[0028]

【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
振動板長手方向に沿う(図4のA−A線に沿う)断面説
明図、図3は同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明
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 head along the longitudinal direction of the diaphragm (along line AA in FIG. 4), FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view of the head along the lateral direction of the diaphragm, and FIG. It is a plane explanatory view showing an electrode arrangement pattern.

【0029】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. 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.

【0030】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 ejection chamber 6 having the bottom wall as the vibration plate 10 and a common liquid chamber for supplying ink to each ejection chamber 6. 8 has a recess for forming 8.

【0031】振動板10の下面には、熱酸化膜、シリコ
ン窒化膜などの絶縁膜11を形成し、この絶縁膜11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14a、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。
An insulating film 11 such as a thermal oxide film or a silicon nitride film is formed on the lower surface of the vibrating plate 10, and a plurality of electrodes 14 are formed on the surface of the insulating film 11 at predetermined intervals to form the vibrating plate. 10 and each electrode 14 are electrically separated, and two adjacent electrodes of each electrode 14 (relatively referred to as electrodes 14a and 14b) are electrically separated 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、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
極引出しライン14A、14Bを介して電位差を生じる
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。なお、ここでは、電極引出しライン14A、1
4Bは1つの振動板10(吐出室6に対応する変形可能
領域の意味)の外側に配置している。
Here, FIG. 4 shows an example of an electrode arrangement pattern for one diaphragm when viewed from the electrode 14 side of the first substrate 1. As shown in the figure, the electrodes 14a and 14b that are electrically separated from each other are
A drive voltage (a voltage of a different potential) that causes a potential difference is applied from a drive circuit (here, shown as an oscillator circuit) 15 via electrode lead lines 14A and 14B. Incidentally, here, the electrode lead lines 14A, 1
4B is arranged outside one vibration plate 10 (meaning a deformable region corresponding to the discharge chamber 6).

【0033】そして、四辺固定である振動板10の固定
端近傍(ここでは振動板長手方向の両端部近傍)での電
極14の膜厚を薄く、つまり電極14高さを低くしてい
る。電極14は、好ましくは片側で振動板長手方向の約
5〜30%の領域で膜厚を薄くする。電極14の膜厚
(高さ)は振動変位を大きくするためにはできるだけ薄
い方が良いが、応答速度を確保するためにはある程度の
膜厚が必要になってくる。
Then, the film thickness of the electrode 14 in the vicinity of the fixed end of the vibrating plate 10 which is fixed on all sides (here, in the vicinity of both ends in the longitudinal direction of the vibrating plate), that is, the height of the electrode 14 is reduced. The electrode 14 is preferably thin on one side in a region of about 5 to 30% in the longitudinal direction of the diaphragm. The film thickness (height) of the electrode 14 is preferably as thin as possible in order to increase the vibration displacement, but a certain film thickness is required to secure the response speed.

【0034】そこで、電極14の振動板固定端近傍の領
域14Cの膜厚は、0.05μm以上で、電極高さの5
0%以下程度に設定している。電極14を配置しないで
も振動変位の小さな振動板10固定端近傍にて、電極1
4の膜厚をこのように薄くすることによって、振動板1
0中心部と同じ膜厚の電極14の場合と比べて振動板1
0は曲がりやすくなる。これによって、振動板固定端近
傍での振動板の変位を大きくできるため、振動板に働く
曲げモーメントに効率良く変換されるようになり、更に
は駆動電圧を低くすることができる。
Therefore, the film thickness of the region 14C of the electrode 14 in the vicinity of the fixed end of the diaphragm is 0.05 μm or more, which is 5 times the electrode height.
It is set to about 0% or less. Even if the electrode 14 is not arranged, the electrode 1 is placed near the fixed end of the diaphragm 10 with small vibration displacement.
By reducing the film thickness of 4 in this way, the diaphragm 1
Compared with the case of the electrode 14 having the same film thickness as that of the center part, the diaphragm 1
0 makes it easier to bend. As a result, the displacement of the diaphragm in the vicinity of the fixed end of the diaphragm can be increased, so that the bending moment acting on the diaphragm can be efficiently converted, and the drive voltage can be further reduced.

【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、振動板10に設けた構造体自体が電極
14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。
In the microactuator of this head, the structure itself provided on the vibrating plate 10 acts as the electrode 14, so that it is difficult to form the electrode on the silicon structure by a method such as film formation as before. It is possible to reduce the cost because there is no need for a process, and it is possible to reduce defects such as a short circuit caused by forming electrodes in a very narrow space between structures. 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.

【0046】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.

【0047】さらにまた、前述したように、電極14は
振動板10の固定端近傍で膜厚を薄く形成して、振動板
10が曲がり易くしているので、振動板固定端近傍での
振動板10の変位を大きくでき、振動板に働く曲げモー
メントに効率良く変換されるようになり、駆動電圧の低
電圧化を図れる。
Furthermore, as described above, the electrode 14 is formed to have a thin film thickness in the vicinity of the fixed end of the diaphragm 10 to make the diaphragm 10 easy to bend. The displacement of 10 can be increased, the bending moment acting on the diaphragm can be efficiently converted, and the driving voltage can be reduced.

【0048】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を参照して説明する。なお、同図は
同ヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図である。こ
のヘッドでも、四辺固定である振動板10の固定端近傍
での電極14の膜厚を薄く、つまり電極14の高さを低
くしている。電極14は片側で振動板長手方向の約5〜
30%の領域で膜厚を薄くする。膜厚は振動変位を大き
くするためにはできるだけ薄い方が良いが、応答速度を
確保するためにはある程度の膜厚が必要になってくる。
ここでは、電極14の薄い領域14Cの膜厚は0.05
μm以上、電極高さの50%以下程度に設定している。
電極14を配置しないでも振動変位の小さな振動板10
固定端近傍にて、電極14の膜厚をこのように薄くする
ことによって、振動板10中心部と同じ膜厚の電極14
の場合と比べて振動板10は曲がりやすくなる。
Next, the ink jet head according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The figure is a cross-sectional explanatory view of the same head taken along the longitudinal direction of the diaphragm. Also in this head, the film thickness of the electrode 14 in the vicinity of the fixed end of the diaphragm 10 which is fixed on all sides is thin, that is, the height of the electrode 14 is low. The electrode 14 has about 5 to 5 in the longitudinal direction of the diaphragm on one side.
The film thickness is reduced in the 30% region. The film thickness is preferably as thin as possible in order to increase the vibration displacement, but a certain film thickness is required to secure the response speed.
Here, the film thickness of the thin region 14C of the electrode 14 is 0.05.
It is set to about μm or more and about 50% or less of the electrode height.
Vibration plate 10 with small vibration displacement even if electrode 14 is not arranged
By making the film thickness of the electrode 14 thin near the fixed end, the electrode 14 having the same film thickness as that of the central portion of the diaphragm 10 can be obtained.
The diaphragm 10 is more easily bent than in the above case.

【0049】さらに、電極14には電極14が断線しな
い程度の深さでスリット19を入れている。スリット1
9の数は電極14の長さ、つまり振動板10の長さ(長
手方向の幅)で決まるが1つ以上設ける。スリット19
の数を増やすと振動板10は変形しやすくなるが、これ
に伴って電極14の面積が小さくなるため、前記(1)
式より静電引力は弱くなる。
Further, the electrode 14 is provided with a slit 19 having a depth such that the electrode 14 is not broken. Slit 1
The number of 9 is determined by the length of the electrode 14, that is, the length of the diaphragm 10 (width in the longitudinal direction), but one or more is provided. Slit 19
If the number of the electrodes is increased, the diaphragm 10 is easily deformed, but the area of the electrode 14 is reduced accordingly.
The electrostatic attraction becomes weaker than the formula.

【0050】したがって、スリット19は、できる限り
狭い方が効率良く振動板10の変位に寄与することがで
きる。スリット19の幅としては0.1〜20μm程度
とすることが良く、より好ましくは0.1〜5μmと狭
い方が良い。また、上述したように、電極13の膜厚は
振動変位を大きくするためにはできるだけ薄い方が良い
が、応答速度を確保するためにはある程度の膜厚が必要
になってくる。そこで、スリット19の部分の電極14
の膜厚は0.05μm以上、電極高さの50%以下程度
に設定することが好ましい。
Therefore, if the slit 19 is as narrow as possible, it can contribute to the displacement of the diaphragm 10 efficiently. The width of the slit 19 is preferably about 0.1 to 20 μm, and more preferably 0.1 to 5 μm. Further, as described above, the film thickness of the electrode 13 is preferably as thin as possible in order to increase the vibration displacement, but a certain film thickness is required to secure the response speed. Therefore, the electrode 14 in the slit 19 portion
It is preferable to set the film thickness to about 0.05 μm or more and about 50% or less of the electrode height.

【0051】このように、振動板固定端近傍での電極1
4の膜厚を薄くして振動板10の変位を大きくし、更に
は電極14にスリット19を設けているので、変位した
振動板10に沿って電極14も変形し易くなり、振動板
10に働く曲げモーメントに効率良く変換されるように
なり、更には駆動電圧をより低くすることができるよう
になる。
Thus, the electrode 1 near the fixed end of the diaphragm is
Since the film thickness of 4 is thinned to increase the displacement of the vibration plate 10 and the slit 19 is provided in the electrode 14, the electrode 14 is easily deformed along the displaced vibration plate 10, and The bending moment can be efficiently converted into a working bending moment, and the driving voltage can be further lowered.

【0052】次に、第3実施形態に係るインクジェット
ヘッドについて図7乃至図9を参照して説明する。な
お、図7は同ヘッドの第1基板の電極側から見た場合の
一つの振動板に対する電極パターンの配置を示す説明
図、図8は図7のB−B線に沿う要部断面説明図、図9
は図7のC−C線に沿う断面説明図である。
Next, an ink jet head according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 9. FIG. 7 is an explanatory view showing the arrangement of electrode patterns for one diaphragm when viewed from the electrode side of the first substrate of the same head, and FIG. 8 is a cross-sectional explanatory view of essential parts taken along the line BB of FIG. , Fig. 9
FIG. 8 is a cross-sectional explanatory view taken along the line CC of FIG. 7.

【0053】このヘッドでは、ダイアフラムになってい
る1つの振動板10(前述したように吐出室6に対応す
る変形可能領域の意味)の表面に電極引出しライン14
A、14Bを配置して、各電極引出しライン14A、1
4Bにそれぞれ相隣り合う電極14aと電極14bとな
る電極14を一体形成し、相隣り合う電極14aと電極
14bには互いに異なる電位が印加されるようにしてい
る。
In this head, the electrode lead-out line 14 is formed on the surface of one diaphragm 10 (which means the deformable region corresponding to the discharge chamber 6 as described above) which is a diaphragm.
A and 14B are arranged so that each electrode lead-out line 14A, 1
The electrodes 14a and 14b adjacent to each other are integrally formed in 4B, respectively, and different potentials are applied to the adjacent electrodes 14a and 14b.

【0054】この場合、図8に示すように、四辺固定で
ある振動板10の固定端近傍での電極14の膜厚は電極
引出しライン14A、14Bを含めて薄く、つまり電極
14の高さを低くしている。電極14は片側で振動板長
手方向の長さ約5〜30%の領域で膜厚を薄くしてい
る。前述したように、膜厚は振動変位を大きくするため
にはできるだけ薄い方が良いが、応答速度を確保するた
めにはある程度の膜厚が必要になってくる。そこで、薄
い領域の膜厚は0.05μm以上、電極高さの50%以
下程度に設定している。なお、図9に示すように、電極
引出しライン14A(電極引出しライン14Bも同様)
は、振動板短手方向の1つの振動板10を外れた領域1
4Aaでは膜厚を厚く形成している。
In this case, as shown in FIG. 8, the film thickness of the electrode 14 in the vicinity of the fixed end of the diaphragm 10 which is fixed on all sides is thin, including the electrode lead-out lines 14A and 14B, that is, the height of the electrode 14 is the same. It is low. The electrode 14 has a thin film thickness on one side in a region of about 5 to 30% in the lengthwise direction of the diaphragm. As described above, the film thickness should be as thin as possible in order to increase the vibration displacement, but a certain film thickness is required to secure the response speed. Therefore, the film thickness of the thin region is set to 0.05 μm or more and about 50% or less of the electrode height. As shown in FIG. 9, the electrode lead-out line 14A (the same applies to the electrode lead-out line 14B).
Is a region 1 off one diaphragm 10 in the lateral direction of the diaphragm.
4Aa has a large film thickness.

【0055】振動板10中心部と同じ膜厚の電極14で
は高い電圧を印加しても振動板10を曲げるのは困難で
あったが、本実施例のように振動板10固定端近傍の電
極14を薄くすることで振動板10は曲がりやすくなっ
た。これによって、振動板固定端近傍での振動板の変位
を大きくできるため振動板に働く曲げモーメントに効率
良く変換されるようになり、更には、駆動電圧を低くす
ることができる。
It was difficult to bend the diaphragm 10 with the electrode 14 having the same film thickness as that of the central portion of the diaphragm 10 even if a high voltage is applied. However, as in the present embodiment, the electrode near the fixed end of the diaphragm 10 is difficult. By making 14 thin, the diaphragm 10 was easily bent. As a result, the displacement of the diaphragm in the vicinity of the fixed end of the diaphragm can be increased, so that it can be efficiently converted into a bending moment acting on the diaphragm, and further, the drive voltage can be lowered.

【0056】また、前記第2実施形態で説明したように
電極14にスリット19を設けることで更に振動板10
の変位を大きくできるため、より振動板に働く曲げモー
メントに効率良く変換されるようになり、駆動電圧も一
層低くすることができるようになる。
Further, by providing the slit 19 in the electrode 14 as described in the second embodiment, the vibration plate 10 is further improved.
Since the displacement can be increased, the bending moment acting on the diaphragm can be efficiently converted, and the driving voltage can be further reduced.

【0057】次に、第4実施形態に係るインクジェット
ヘッドについてその製造工程と共に図10及び図11を
参照して説明する。本実施形態では、電極14をポリシ
リコン(多結晶シリコン)で、振動板10を絶縁性材料
としての引張り応力を有するシリコン窒化膜で形成した
ものである。
Next, an ink jet head according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11 together with its manufacturing process. In this embodiment, the electrode 14 is made of polysilicon (polycrystalline silicon), and the diaphragm 10 is made of a silicon nitride film having tensile stress as an insulating material.

【0058】図10(a)に示すように、(110)を
面方位とする厚さ400μmのシリコン基板をベース基
板31とし、このベース基板31に振動板保護層として
のシリコン酸化膜32を0.2μm厚みで、振動板10
となるシリコン窒化膜33を0.5μm厚みで順次成膜
する。
As shown in FIG. 10A, a silicon substrate having a plane orientation of (110) and a thickness of 400 μm is used as a base substrate 31, and a silicon oxide film 32 as a diaphragm protection layer is formed on the base substrate 31. Vibration plate 10 with a thickness of 2 μm
Then, a silicon nitride film 33 is formed in order to have a thickness of 0.5 μm.

【0059】ここで、シリコン酸化膜32の成膜方法と
してはプラズマCVD、スパッタ、HTO、TESOな
どがあるが、ここでは振動板保護層で最終的に振動板上
のシリコン酸化膜32は除去するため、堆積膜であれば
特に製法は限定されない。
Here, as a method for forming the silicon oxide film 32, there are plasma CVD, sputtering, HTO, TESO and the like. Here, the silicon oxide film 32 on the diaphragm is finally removed by the diaphragm protection layer. Therefore, the manufacturing method is not particularly limited as long as it is a deposited film.

【0060】また、振動板10となるシリコン窒化膜3
3はプラズマCVD、LPCVD等の堆積膜で形成する
ことができ、1〜1.2GPa程度の引っ張り応力を有
している。シリコン窒化膜33は引っ張り応力になり振
動板が座屈することはないが、引っ張り応力が大きいと
振動板は変形が小さくなってしまうので、好ましくは、
0.1GPa以下の引っ張り応力にするのが良い。
Further, the silicon nitride film 3 which becomes the vibrating plate 10
3 can be formed by a deposited film such as plasma CVD or LPCVD, and has a tensile stress of about 1 to 1.2 GPa. The silicon nitride film 33 becomes a tensile stress and does not cause the diaphragm to buckle, but if the tensile stress is large, the diaphragm is less deformed.
A tensile stress of 0.1 GPa or less is preferable.

【0061】シリコン窒化膜33の引張り応力を下げる
ためには、ボロン、リン、水素などの不純物を注入す
る。例えば、シリコン窒化膜33として膜厚1500Å
を用いた場合、ボロン原子を1E14〜3E15/cm
程度のドーズ量で50KeVのエネルギーを注入する
ことで応力の緩和ができる。シリコン窒化膜33として
膜厚3000Åの場合を用いた場合、ボロン原子を2E
14〜6E15/cm程度のドーズ量で80KeVの
エネルギーを注入することで応力の緩和ができる。
In order to reduce the tensile stress of the silicon nitride film 33, impurities such as boron, phosphorus and hydrogen are implanted. For example, the silicon nitride film 33 has a film thickness of 1500Å
When used, the boron atom is 1E14 to 3E15 / cm.
The stress can be relaxed by implanting energy of 50 KeV with a dose amount of about 2 . If the silicon nitride film 33 having a film thickness of 3000 Å is used, boron atoms of 2E
The stress can be relaxed by implanting 80 KeV energy with a dose amount of about 14 to 6E15 / cm 2 .

【0062】次いで、同図(b)に示すように、シリコ
ン窒化膜33の表面にポリシリコン膜34を5μm厚み
で成膜し、導電型がn型またはp型の不純物原子をポリ
シリコン膜34へドープする。n型導電型の場合はリ
ン、砒素などの不純物を注入する。p型導電型の場合
は、ボロンなどの不純物を注入する。そして、不純物注
入後1050℃で120分間ドライブし、ポリシリコン
膜34を低抵抗化させる。不純物原子をドープして抵抗
値を下げることで、高周波数駆動、多チャンネル駆動に
も対応できるようになる。また、ポリシリコン膜34表
面を研磨で除去することで後の直接接合で強固な接合が
得られる。
Then, as shown in FIG. 9B, a polysilicon film 34 is formed to a thickness of 5 μm on the surface of the silicon nitride film 33, and an impurity atom of n-type or p-type conductivity is added to the polysilicon film 34. Dope. In the case of n-type conductivity, impurities such as phosphorus and arsenic are implanted. In the case of p-type conductivity type, impurities such as boron are implanted. Then, after the impurity implantation, driving is performed at 1050 ° C. for 120 minutes to reduce the resistance of the polysilicon film 34. By doping impurity atoms to lower the resistance value, it becomes possible to support high frequency driving and multi-channel driving. In addition, by removing the surface of the polysilicon film 34 by polishing, a strong bond can be obtained by direct bonding afterwards.

【0063】その後、同図(c)に示すように、フォト
リソによりポリシリコン膜34上にレジストパターンを
形成し、ドライエッチングによりポリシリコン膜34を
間隔0.3μm、線幅を0.5μmでエッチングして電
極14及びスペーサ部12を形成する。このとき、シリ
コン窒化膜33がエッチングストップ層となる。電極1
4の形状は、例えば図4に示したように櫛の歯形状とな
っている。
After that, as shown in FIG. 6C, a resist pattern is formed on the polysilicon film 34 by photolithography, and the polysilicon film 34 is etched by dry etching with an interval of 0.3 μm and a line width of 0.5 μm. Then, the electrode 14 and the spacer portion 12 are formed. At this time, the silicon nitride film 33 becomes an etching stop layer. Electrode 1
The shape of No. 4 is, for example, a comb tooth shape as shown in FIG.

【0064】さらに、同図(d)に示すように(この
(d)のみ振動板長手方向に沿う断面説明図)、フォト
リソにより電極14となるポリシリコン膜34上にレジ
ストパターンを形成し、ドライエッチングにより電極1
4を間隔2μmの線幅でエッチングし、電極14にスリ
ット19を形成する。同時に、振動板固定端から振動板
の長さの約20%までの領域14Cをフォトリソ,ドラ
イエッチングで膜厚を薄くする。スリット19部及び振
動板固定端近傍の領域14Cの膜厚は0.5μmであ
る。
Further, as shown in FIG. 6D (only this (d) is a sectional view along the longitudinal direction of the diaphragm), a resist pattern is formed on the polysilicon film 34 to be the electrode 14 by photolithography, and a dry pattern is formed. Electrode 1 by etching
4 is etched with a line width of 2 μm, and a slit 19 is formed in the electrode 14. At the same time, the thickness of the region 14C from the fixed end of the diaphragm to about 20% of the length of the diaphragm is thinned by photolithography and dry etching. The film thickness of the slit 19 and the region 14C near the diaphragm fixed end is 0.5 μm.

【0065】以上のプロセスで静電アクチュエータ(マ
イクロアクチュエータ)の電極構造が完成する。更にベ
ース基板31、シリコン酸化膜32をエッチングで除去
すれば静電アクチュエータが完成し、後に述べるマイク
ロポンプや光変調デバイス(光学デバイス)などに用い
ることができる。ここでは、実施形態に従いベース基板
31に吐出室6を形成して、液滴吐出ヘッドに仕上げる
工程を続けて説明する。
Through the above process, the electrode structure of the electrostatic actuator (microactuator) is completed. Further, if the base substrate 31 and the silicon oxide film 32 are removed by etching, an electrostatic actuator is completed, and it can be used for a micropump or an optical modulation device (optical device) described later. Here, the process of forming the ejection chamber 6 in the base substrate 31 and finishing the droplet ejection head according to the embodiment will be described.

【0066】図11(a)に示すように、全面にLP−
CVDで水酸化カリウムエッチングのマスクとなるシリ
コン窒化膜36を形成する。そして、同図(b)に示す
ように、シリコン窒化膜36上に吐出室6や共通液室8
などの液室形状のレジストパターンを形成し、レジスト
の開口部のシリコン窒化膜36をドライエッチによりエ
ッチング除去し、レジストを除去して、液室形状のシリ
コン窒化膜36からなるマスクパターンを形成する。
As shown in FIG. 11A, LP- is formed on the entire surface.
A silicon nitride film 36 serving as a mask for etching potassium hydroxide is formed by CVD. Then, as shown in FIG. 3B, the discharge chamber 6 and the common liquid chamber 8 are formed on the silicon nitride film 36.
Liquid chamber-shaped resist pattern is formed, the silicon nitride film 36 in the opening of the resist is removed by dry etching, the resist is removed, and a mask pattern made of the liquid chamber-shaped silicon nitride film 36 is formed. .

【0067】その後、同図(c)に示すように、80℃
の25wt%の水酸化カリウム水溶液でシリコン窒化膜
36の開口部からシリコン基板31をエッチングする。
エッチングがシリコン酸化膜32に達するとシリコン酸
化膜32はほとんどエッチングされないのでエッチング
は停止する。本実施例ではベース基板(シリコン基板)
31には(110)面のシリコンウェハを用いているの
で、水酸化カリウムによる異方性エッチングによって
(111)面の垂直壁が形成される。(110)面のウ
ェハを用いることによって垂直壁が得られるので吐出室
6を高密度に並べることができる。なお、ここでは水酸
化カリウム水溶液を用いたが、TMAH(テトラメチル
アンモニウムヒドロキシド溶液)、EDP(エチレンジ
アミンピロカテコール)、水酸化リチウムなどのアルカ
リ液でも良い。
After that, as shown in FIG.
The silicon substrate 31 is etched from the opening of the silicon nitride film 36 with 25 wt% potassium hydroxide aqueous solution.
When the etching reaches the silicon oxide film 32, the silicon oxide film 32 is hardly etched, so that the etching stops. In this embodiment, the base substrate (silicon substrate)
Since a (110) plane silicon wafer is used for 31, a vertical wall of the (111) plane is formed by anisotropic etching with potassium hydroxide. Since the vertical wall is obtained by using the (110) plane wafer, the discharge chambers 6 can be arranged at high density. Although an aqueous solution of potassium hydroxide is used here, an alkaline solution such as TMAH (tetramethylammonium hydroxide solution), EDP (ethylenediaminepyrocatechol) or lithium hydroxide may be used.

【0068】次いで、同図(d)に示すように、シリコ
ン窒化膜36は180℃程度に加熱したリン酸によって
除去し、シリコン酸化膜32の露出している部分をバッ
ファードフッ酸などで除去して、厚さ0.5μmのシリ
コン窒化膜33からなる振動板10及び吐出室6が完成
する。
Then, as shown in FIG. 6D, the silicon nitride film 36 is removed by phosphoric acid heated to about 180 ° C., and the exposed portion of the silicon oxide film 32 is removed by buffered hydrofluoric acid or the like. Thus, the diaphragm 10 and the discharge chamber 6 made of the silicon nitride film 33 having a thickness of 0.5 μm are completed.

【0069】このように、電極14をフォトリソ、エッ
チングで形成することにより、比較的位置精度がよく対
向する電極14、14を平行に形成することができ、低
い駆動電圧で大きな振動板変位を再現性良く発生させる
ことができる。
Thus, by forming the electrodes 14 by photolithography and etching, the electrodes 14 and 14 facing each other can be formed in parallel with relatively high positional accuracy, and a large diaphragm displacement can be reproduced with a low driving voltage. It can be generated well.

【0070】また、電極14をポリシリコンで形成する
ことにより、比較的厚い電極14を容易に形成すること
ができ、また、ドライエッチングにより電極14間の細
い溝を形成することができる。つまり、電極14間の距
離(ギャップ)を小さくできるので、前述したように大
きな力を発生することができ、低電圧で駆動することが
可能となる。
Further, by forming the electrodes 14 of polysilicon, the relatively thick electrodes 14 can be easily formed, and thin grooves between the electrodes 14 can be formed by dry etching. That is, since the distance (gap) between the electrodes 14 can be reduced, a large force can be generated as described above, and it is possible to drive at a low voltage.

【0071】次に、第5実施形態に係るインクジェット
ヘッドについてその製造工程と共に図12乃至図14を
参照して説明する。なお、図13(b)のみ振動板長手
方向に沿う断面説明図であり、その他の図は振動板短手
方向に沿う断面説明図である。ここでは、電極14を単
結晶シリコンで形成している。また、振動板10は、高
濃度p型不純物層、例えば高濃度ボロン拡散層であっ
て、高濃度p型不純物層は所望の振動板厚と同じだけの
厚さ、ここでは1μmを有している。
Next, an ink jet head according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 12 to 14 together with its manufacturing process. It should be noted that only FIG. 13B is a sectional explanatory view taken along the longitudinal direction of the diaphragm, and the other drawings are sectional explanatory views taken along the lateral direction of the diaphragm. Here, the electrode 14 is formed of single crystal silicon. The diaphragm 10 is a high-concentration p-type impurity layer, for example, a high-concentration boron diffusion layer, and the high-concentration p-type impurity layer has the same thickness as the desired diaphragm thickness, here, 1 μm. There is.

【0072】すなわち、図12(a)に示すように第1
基板1となる(110)を面方位とする厚さ400μm
のシリコン基板41にイオン注入法によりボロンを拡散
し、高濃度ボロン拡散層42を形成する。ここでは、深
さ1μmの高濃度ボロン拡散層42を形成した。高濃度
ボロン拡散層42の表面にはシリコンとボロンの化合物
層が形成されるが、この層を除去するためには、化合物
層を熱酸化し、フッ酸系エッチング液によりエッチング
することによって除去できる。シリコンの拡散した面は
面荒れが生じ、後の直接接合で強固な接合が得られない
ことがある。そのために拡散面をポリッシュして平滑な
面を形成しておく。なお、第1基板1となる基板として
は、(110)面方位のシリコン基板に代えて、(10
0)面方位のシリコン基板を用いても良い。
That is, as shown in FIG.
Thickness of 400μm with (110) plane orientation as the substrate 1
Boron is diffused into the silicon substrate 41 by ion implantation to form a high-concentration boron diffusion layer 42. Here, the high-concentration boron diffusion layer 42 having a depth of 1 μm is formed. A compound layer of silicon and boron is formed on the surface of the high-concentration boron diffusion layer 42. To remove this layer, the compound layer can be removed by thermal oxidation and etching with a hydrofluoric acid-based etching solution. . Roughness may occur on the surface where the silicon is diffused, and a strong bond may not be obtained in the subsequent direct bonding. Therefore, the diffusion surface is polished to form a smooth surface. As the substrate to be the first substrate 1, instead of the silicon substrate having the (110) plane orientation, (10
A silicon substrate having a 0) plane orientation may be used.

【0073】次いで、同図(b)に示すように化合物層
を除去しポリッシュした後に900℃/5分のウェット
酸化により絶縁膜となるシリコン熱酸化膜43を50n
m厚みで形成する。ここで、シリコン酸化膜の成膜方法
としては、プラズマCVD、スパッタ、HTO、TEO
Sなどがあるが、絶縁耐圧、欠陥、残留電荷、耐久性な
どの点でシリコン熱酸化膜が好ましい。
Then, as shown in FIG. 7B, the compound layer is removed and polished, and then the silicon thermal oxide film 43 to be an insulating film is formed to a thickness of 50 n by wet oxidation at 900 ° C. for 5 minutes.
It is formed with a thickness of m. Here, as a method for forming the silicon oxide film, plasma CVD, sputtering, HTO, TEO
Although there are S and the like, a silicon thermal oxide film is preferable in terms of withstand voltage, defects, residual charges, durability and the like.

【0074】そして、同図(c)に示すように、電極1
4を形成するための別のシリコン基板44を用意し、こ
のシリコン基板44をシリコン基板41の高濃度ボロン
拡散層42側に直接接合する。ここでは、シリコン基板
44として(100)面方位のシリコンウェハを用い
た。表面性の良いシリコンウェハを貼り合わせ高温加熱
することによって2枚のウェハは強固に接合される。こ
こでは1000℃/2時間の加熱処理をした。
Then, as shown in FIG.
Another silicon substrate 44 for forming 4 is prepared, and this silicon substrate 44 is directly bonded to the high-concentration boron diffusion layer 42 side of the silicon substrate 41. Here, a silicon wafer having a (100) plane orientation is used as the silicon substrate 44. The two wafers are firmly bonded by sticking together a silicon wafer having a good surface property and heating it at a high temperature. Here, heat treatment was performed at 1000 ° C./2 hours.

【0075】その後、同図(d)に示すように、シリコ
ン基板44を所望の電極14の長さ(高さ)となる厚さ
10μmまで研磨し、導電型がn型またはp型の不純物
原子をシリコンへドープする。n型導電型の場合はリ
ン、砒素などの不純物を注入する。p型導電型の場合は
ボロンなどの不純物を注入する。次に、不純物注入後1
050℃で120分間ドライブし、シリコン電極14を
低抵抗化させる。
Thereafter, as shown in FIG. 6D, the silicon substrate 44 is polished to a thickness of 10 μm which is the desired length (height) of the electrode 14, and impurity atoms of n-type or p-type conductivity are used. Is doped into silicon. In the case of n-type conductivity, impurities such as phosphorus and arsenic are implanted. In the case of p-type conductivity, impurities such as boron are implanted. Next, 1
The silicon electrode 14 is driven at 050 ° C. for 120 minutes to reduce the resistance.

【0076】次いで、図13(a)に示すように、フォ
トリソにより研磨したシリコン基板44上にレジストパ
ターンを形成し、ドライエッチングによりシリコン基板
44を間隔0.5μm、幅0.5μmの線幅でエッチン
グし電極14を形成するとともに、スペーサ12を形成
する。電極14の形状は、例えば図4のように櫛の歯形
状となっている。エッチングは酸化膜43がストップ層
となる。非常に深い溝を細くエッチングする必要がある
のでドライエッチングはICP(Induced Couple Plasm
a)が有効である。
Next, as shown in FIG. 13A, a resist pattern is formed on the silicon substrate 44 polished by photolithography, and the silicon substrate 44 is dry-etched to have a line width of 0.5 μm and an interval of 0.5 μm. The electrodes 14 are formed by etching and the spacers 12 are formed. The shape of the electrode 14 is, for example, a comb tooth shape as shown in FIG. In the etching, the oxide film 43 serves as a stop layer. Dry etching requires ICP (Induced Couple Plasm) because very deep grooves need to be finely etched.
a) is effective.

【0077】その後、同図(b)に示すように、フォト
リソにより単結晶シリコン(シリコン基板)44上にレ
ジストパターンを形成し、ドライエッチングにより電極
14を間隔2μmの線幅でエッチングし、電極14にス
リット19を形成する。同時に振動板固定端から振動板
の長さの約20%までの領域14Cをフォトリソ,ドラ
イエッチングで膜厚を薄くする。スリット19部及び振
動板固定端近傍の膜厚は0.5μmである。なお、この
図13(b)のみ振動板長手方向に沿う断面説明図であ
る。
Thereafter, as shown in FIG. 6B, a resist pattern is formed on the single crystal silicon (silicon substrate) 44 by photolithography, and the electrodes 14 are etched by dry etching to have a line width of 2 μm. The slit 19 is formed in the. At the same time, the region 14C from the fixed end of the diaphragm to about 20% of the length of the diaphragm is thinned by photolithography and dry etching. The film thickness near the slit 19 and the diaphragm fixed end is 0.5 μm. Note that only FIG. 13B is a cross-sectional explanatory view taken along the longitudinal direction of the diaphragm.

【0078】以上のプロセスで静電アクチュエータ(マ
イクロアクチュエータ)の電極構造が完成する。更にベ
ース基板41をエッチングで除去すれば静電アクチュエ
ータが完成し、後に述べるマイクロポンプや光変調デバ
イス(光学デバイス)などに用いることができる。ここ
では、実施形態に従いベース基板31に吐出室6を形成
して、液滴吐出ヘッドに仕上げる工程を続けて説明す
る。
Through the above process, the electrode structure of the electrostatic actuator (microactuator) is completed. Further, if the base substrate 41 is removed by etching, an electrostatic actuator is completed, and it can be used for a micropump or an optical modulation device (optical device) described later. Here, the process of forming the ejection chamber 6 in the base substrate 31 and finishing the droplet ejection head according to the embodiment will be described.

【0079】図13(c)に示すようにLP−CVDで
水酸化カリウムエッチングのマスクとなるシリコン窒化
膜46を形成する。その後、図14(a)に示すよう
に、シリコン窒化膜46上に吐出室6や共通液室8など
の形状のレジストパターンを得て、レジストの開口部の
シリコン窒化膜46と酸化膜43をドライエッチにより
エッチング除去し、レジストを除去する。
As shown in FIG. 13C, a silicon nitride film 46 serving as a mask for potassium hydroxide etching is formed by LP-CVD. Then, as shown in FIG. 14A, a resist pattern having a shape such as the discharge chamber 6 and the common liquid chamber 8 is obtained on the silicon nitride film 46, and the silicon nitride film 46 and the oxide film 43 in the resist opening are formed. Etching is removed by dry etching to remove the resist.

【0080】その後、同図(b)に示すように、例えば
80℃の25wt%の水酸化カリウム水溶液でシリコン
窒化膜46および酸化膜43の開口部からシリコン基板
41を高濃度ボロン拡散層42に達する直前(残り10
μm程度)まで、エッチングを行う。
Thereafter, as shown in FIG. 7B, the silicon substrate 41 is formed into a high-concentration boron diffusion layer 42 from the openings of the silicon nitride film 46 and the oxide film 43 with a 25 wt% potassium hydroxide aqueous solution at 80 ° C., for example. Just before reaching (10 remaining
Etching is performed up to about μm.

【0081】次に、エッチング液をIPAを過飽和状態
にした80℃の30wt%の水酸化カリウム水溶液に変
え、エッチングを継続して、高濃度ボロン拡散層42に
達するとエッチングは自発的に停止する。
Next, the etching solution is changed to a 30 wt% potassium hydroxide aqueous solution at 80 ° C. in which IPA is supersaturated, the etching is continued, and when the high-concentration boron diffusion layer 42 is reached, the etching spontaneously stops. .

【0082】25wt%の水酸化カリウム水溶液ではエ
ッチレートが大きく、また安定したエッチングが得られ
る。またIPA添加30wt%の水酸化カリウム水溶液
ではシリコン基板と高濃度ボロン層のエッチング選択比
が大きく、精度よくエッチングストップができる。IP
Aは沸点が低く熱を加えると蒸発が激しいので、蒸気を
冷却して液化しエッチング槽に戻してやる環流装置を付
けるのが好ましい。高濃度ボロン拡散層のエッチング選
択比を大きくできるエッチング液としてはIPA添加の
水酸化カリウム以外では、3wt%〜10wt%程度の低濃
度の水酸化カリウム水溶液やEDPなどでも良い。
With a 25 wt% potassium hydroxide aqueous solution, the etching rate is large and stable etching can be obtained. Further, in the 30 wt% potassium hydroxide aqueous solution containing IPA, the etching selection ratio between the silicon substrate and the high-concentration boron layer is large, and the etching can be stopped accurately. IP
Since A has a low boiling point and evaporates significantly when heat is applied, it is preferable to attach a reflux device for cooling the vapor to liquefy it and returning it to the etching tank. As an etchant capable of increasing the etching selection ratio of the high-concentration boron diffusion layer, potassium hydroxide aqueous solution having a low concentration of about 3 wt% to 10 wt% or EDP may be used other than potassium hydroxide added with IPA.

【0083】その後、同図(c)に示すように、シリコ
ン窒化膜46は熱リン酸、フッ酸などによって、熱酸化
膜43をフッ酸などで除去して、吐出室6及び吐出室6
の底壁をなす1μmの厚さのシリコンの振動板10を形
成する。
Thereafter, as shown in FIG. 6C, the silicon nitride film 46 is removed by thermal phosphoric acid, hydrofluoric acid or the like, and the thermal oxide film 43 is removed by hydrofluoric acid or the like.
1 μm thick silicon vibrating plate 10 forming the bottom wall is formed.

【0084】ここでは、電極14を単結晶シリコンで形
成しているので、ウェハ貼り合わせ後の研磨により電極
14の厚さ(長さ)を決めることができ、成膜では不可
能な厚さの厚い電極を形成することができる。電極が厚
い(高さが高い)と小さな力で振動板を変形させること
ができ、低電圧で駆動することが可能となる。また、貼
り合わせたシリコンウェハ44の電極として用いていな
い領域を利用して、液滴吐出ヘッドの駆動回路を集積化
することも可能である。シリコンウェハ44は半導体素
子形成に用いるものそのものなので駆動回路を形成する
のに好適である。
Here, since the electrode 14 is formed of single crystal silicon, the thickness (length) of the electrode 14 can be determined by polishing after the wafer is bonded, and the thickness of the electrode 14 cannot be formed by film formation. Thick electrodes can be formed. If the electrode is thick (high in height), the diaphragm can be deformed with a small force and can be driven at a low voltage. Further, it is possible to integrate the drive circuit of the droplet discharge head by utilizing the region of the bonded silicon wafer 44 which is not used as the electrode. The silicon wafer 44 is suitable for forming a drive circuit because it is the same as that used for forming semiconductor elements.

【0085】また、高濃度ボロン拡散層の形成にはイオ
ン注入のほかに固体拡散、塗布拡散やボロンをドープし
たエピタキシャル層によっても形成することもできる。
イオン注入では浅い拡散層を精度良く形成することがで
きるので、薄い振動板を形成するのに好適である。ま
た、エピタキシャル層では、シリコン基板の上にボロン
をドープした層を成長させるので、固体拡散、イオン注
入、塗布拡散に比べ、高濃度ボロン領域の境界が明確に
なり、急峻なエッチングストップを実現できより精度の
良い振動板を形成することができる。
Further, in order to form the high-concentration boron diffusion layer, solid diffusion, coating diffusion, or a boron-doped epitaxial layer can be used in addition to ion implantation.
Since the shallow diffusion layer can be formed with high precision by ion implantation, it is suitable for forming a thin diaphragm. In addition, in the epitaxial layer, a layer doped with boron is grown on the silicon substrate, so the boundary of the high-concentration boron region becomes clear compared to solid diffusion, ion implantation, and coating diffusion, and a sharp etching stop can be realized. A more accurate diaphragm can be formed.

【0086】さらに、高濃度ボロンストップ以外には、
P型シリコン基板にN型層あるいはN型シリコン基板の
P型層を形成して電気化学エッチングストップを行う方
法などを用いることもできる。
In addition to the high-concentration boron stop,
It is also possible to use a method in which an N-type layer or a P-type layer of an N-type silicon substrate is formed on a P-type silicon substrate and electrochemical etching is stopped.

【0087】また、上述したように電極14にポリシリ
コンや単結晶シリコンなどの半導体を用いた場合には、
高周波数駆動、多チャンネル駆動を行うと電極の電気抵
抗値が問題となることがある。この場合には、n型又は
p型の伝導型を有する不純物原子、例えばn型であれば
リン、砒素、p型であればボロンやアンチモン等を導入
することが好ましい。
When a semiconductor such as polysilicon or single crystal silicon is used for the electrode 14 as described above,
When high frequency driving and multi-channel driving are performed, the electric resistance value of the electrodes may become a problem. In this case, it is preferable to introduce an impurity atom having n-type or p-type conductivity, for example, phosphorus or arsenic for n-type, boron or antimony for p-type.

【0088】次に、第6実施形態に係るインクジェット
ヘッドについて図15を参照して説明する。なお、同図
は同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図である。
この実施形態では、電極14の表面に絶縁膜26を形成
している。すなわち、前述したように、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。
Next, an ink jet head according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG. In addition, this figure is a cross-sectional explanatory view of the same head taken along the lateral direction of the diaphragm.
In this embodiment, the insulating film 26 is formed on the surface of the electrode 14. That is, as described above, in order to reduce the driving voltage, the interval between the electrodes 14 must be reduced. However, when the electrodes 14 are formed with such a minute interval, even if the dust is small, If it is placed on the surface 14, it may cause a short circuit, which may cause a malfunction. Also, since the distance is very small, even if a minute water droplet is generated on the surface of the electrode 14 due to the humidity of the air, it may cause a short circuit. .

【0089】そこで、電極14の表面に絶縁膜26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 26 on the surface of the electrodes 14, it is possible to reduce malfunctions due to a short circuit between the electrodes 14. 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.

【0090】次に、第7実施形態に係るインクジェット
ヘッドについて図16を参照して説明する。なお、同図
は同ヘッドの振動板短手方向に沿う電極部分の要部断面
説明図である。ここでは、第6実施形態の絶縁膜26と
して熱酸化膜27を用いている。すなわち、電極14に
単結晶シリコンやポリシリコンを用いた場合、熱酸化膜
は電極表面に均一に精度良く形成することができる。ま
た、熱酸化膜は機械的、電気的な信頼性が高く、信頼性
の高い液滴吐出ヘッドが実現できる。
Next, the ink jet head according to the seventh embodiment will be described with reference to FIG. It is to be noted that this figure is a cross-sectional explanatory view of the main parts of the electrode portion of the same head along the lateral direction of the diaphragm. Here, a thermal oxide film 27 is used as the insulating film 26 of the sixth embodiment. That is, when single crystal silicon or polysilicon is used for the electrode 14, the thermal oxide film can be uniformly and accurately formed on the electrode surface. Further, the thermal oxide film has high mechanical and electrical reliability, and a highly reliable droplet discharge head can be realized.

【0091】この場合、熱酸化膜27は約44%のシリ
コンを消費しながら成長する。図16を参照して説明す
ると、酸化前の電極14は点線Aで示す状態にあり、ギ
ャップG1の間隔を隔てて設けられている。これに厚さ
tの熱酸化膜27を形成すると、約0.44tの厚さの
シリコンが消費され、電極14の間隔はG3、空間間隔
はG2となる。
In this case, the thermal oxide film 27 grows while consuming about 44% of silicon. Explaining with reference to FIG. 16, the electrode 14 before oxidation is in the state shown by the dotted line A and is provided with a gap G1. When the thermal oxide film 27 having a thickness t is formed on this, silicon having a thickness of about 0.44 t is consumed, and the distance between the electrodes 14 becomes G3 and the space distance becomes G2.

【0092】熱酸化膜27を形成する前の電気的な電極
間間隔である実効ギャップGは、G=G1であり、厚さ
tの熱酸化膜27形成した場合の実効ギャップG’は、
熱酸化膜の誘電率をεとすると、次の(2)式で表され
る。
The effective gap G, which is the electrical distance between the electrodes before the thermal oxide film 27 is formed, is G = G1, and the effective gap G ′ when the thermal oxide film 27 of thickness t is formed is
When the dielectric constant of the thermal oxide film is ε, it is expressed by the following equation (2).

【0093】[0093]

【数2】 [Equation 2]

【0094】ここで、熱酸化膜の誘電率εは3.7〜
3.9であるので、G’<G、となり、熱酸化膜を形成
することによって、実効ギャップを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0.5μm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。
Here, the dielectric constant ε of the thermal oxide film is 3.7 to.
Since 3.9, G '<G, and the effective gap can be reduced by forming the thermal oxide film. 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 in processing the electrodes to form a narrow interval, and when forming the groove by dry etching, the limit is about 0.5 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.

【0095】具体的に、ここで用いた熱酸化膜の誘電率
は3.8であった。G1を0.5μm、絶縁膜厚さtを
0.4μmとすると、実行ギャップG’は0.26μm
となり、実効ギャップを約1/2に小さくできる。前述
した(1)式より、電極間に働く静電力に換算すると
3.7倍となり、同じ静電力を得ようとした場合、電圧
は約1/2に低電圧化することができる。
Specifically, the dielectric constant of the thermal oxide film used here was 3.8. When G1 is 0.5 μm and the insulating film thickness t is 0.4 μm, the execution gap G ′ is 0.26 μm.
Therefore, the effective gap can be reduced to about 1/2. According to the formula (1) described above, the electrostatic force acting between the electrodes is 3.7 times, and if the same electrostatic force is to be obtained, the voltage can be reduced to about 1/2.

【0096】すなわち、G1=0.5μm(ε=3.
8)のとき t=0.2μmの場合:G2=0.28μm、G’=
0.38μm t=0.4μmの場合:G2=0.06μm、G’=
0.26μm となる。
That is, G1 = 0.5 μm (ε = 3.
In the case of 8), when t = 0.2 μm: G2 = 0.28 μm, G ′ =
0.38 μm When t = 0.4 μm: G2 = 0.06 μm, G ′ =
It becomes 0.26 μm.

【0097】なお、シリコンを消費して成長する膜とし
ては、熱酸化膜以外に熱窒化膜もあり、この熱窒化膜も
機械的、電気的に信頼性が高く絶縁膜として用いること
ができる。
As a film that consumes and grows silicon, there is a thermal nitride film in addition to the thermal oxide film, and this thermal nitride film can be used as an insulating film having high mechanical and electrical reliability.

【0098】次に、第8実施形態に係るインクジェット
ヘッドについて図17を参照して説明する。なお、同図
は同ヘッドの振動板短手方向に沿う電極部分の要部断面
説明図である。ここでは、第6実施形態の電極14表面
に形成する絶縁膜26として堆積絶縁膜28を用いてい
る。上記実施形態の熱酸化膜27ではシリコンを消費し
て膜が形成されるが、本実施形態ではシリコンを消費せ
ずに膜を堆積させるものである。例えば、高温熱CV
D、低温熱CVDによるシリコン酸化膜、PE−CVD
によるシリコン酸化膜やシリコン窒化膜、LP−CVD
によるシリコン窒化膜、スパッタによるシリコン酸化
膜、酸化チタン、酸化モリブデン、酸化タングステンな
どの金属酸化膜、あるいは真空蒸着による金属膜を酸化
した膜などがあげられる。構造体表面にも均一に成膜で
きるという点でCVDによる成膜が好ましい。
Next, an ink jet head according to the eighth embodiment will be described with reference to FIG. It is to be noted that this figure is a cross-sectional explanatory view of the main parts of the electrode portion of the same head along the lateral direction of the diaphragm. Here, a deposited insulating film 28 is used as the insulating film 26 formed on the surface of the electrode 14 of the sixth embodiment. Although the thermal oxide film 27 of the above-described embodiment consumes silicon to form a film, in the present embodiment, the film is deposited without consuming silicon. For example, high temperature heat CV
D, low temperature thermal CVD silicon oxide film, PE-CVD
Silicon oxide film and silicon nitride film, LP-CVD
And a silicon oxide film formed by sputtering, a metal oxide film such as titanium oxide, molybdenum oxide, or tungsten oxide, or a film formed by oxidizing a metal film formed by vacuum evaporation. The film formation by CVD is preferable in that the film can be formed uniformly on the surface of the structure.

【0099】ここでは、堆積絶縁膜28の例として高温
CVDによるシリコン酸化膜を成膜している。高温CV
Dによるシリコン酸化膜は被成膜表面に堆積して成膜さ
れるので、成膜する前の電極面と成膜後の電極面は変化
しない。したがって、厚さtだけ成膜した場合、成膜前
後の電極間隔G1は変化せず、空間間隔は膜厚分だけ狭
くなったG2となる。
Here, as an example of the deposited insulating film 28, a silicon oxide film is formed by high temperature CVD. High temperature CV
Since the silicon oxide film formed by D is deposited and formed on the film formation surface, the electrode surface before film formation and the electrode surface after film formation do not change. Therefore, when the film is formed by the thickness t, the electrode interval G1 before and after film formation does not change, and the space interval becomes G2 which is narrowed by the film thickness.

【0100】ここで、堆積絶縁膜(酸化膜)28を形成
する前の電気的な電極間間隔である実効ギャップGは、
G=G1である。厚さtの酸化膜28形成した場合の実
効ギャップG’は、酸化膜の誘電率をε1とすると、次
の(3)式で表される。
Here, the effective gap G, which is the electrical gap between the electrodes before the deposited insulating film (oxide film) 28 is formed, is
G = G1. When the oxide film 28 having the thickness t is formed, the effective gap G ′ is expressed by the following equation (3), where ε1 is the dielectric constant of the oxide film.

【0101】[0101]

【数3】 [Equation 3]

【0102】高温CVDによるシリコン酸化膜の誘電率
ε1は4.0〜4.5であるので、G’<G、となり、
酸化膜(堆積絶縁膜)を形成することによって、実効ギ
ャップを小さくすることができる。しかも、第7実施形
態の熱酸化膜のように電極の材料を消費せずに成膜する
ことができるので、第7実施形態に示したものよりもさ
らに実効ギャップを小さくすることが可能であり、さら
なる低電圧化が可能となる。ここで用いた酸化膜の誘電
率は4.0であった。G1を0.5μm、tを0.2μ
mとすると、G’は0.2μmとなり実効ギャップを2
/5に小さくできる。前述した(1)式より電極間に働
く静電力に換算すると6倍となり、同じ静電力を得よう
とした場合、電圧は2/5に低電圧化できる。
Since the dielectric constant ε1 of the silicon oxide film formed by high temperature CVD is 4.0 to 4.5, G '<G,
By forming the oxide film (deposited insulating film), the effective gap can be reduced. Moreover, since the film can be formed without consuming the electrode material like the thermal oxide film of the seventh embodiment, the effective gap can be made smaller than that shown in the seventh embodiment. It is possible to further reduce the voltage. The oxide film used here had a dielectric constant of 4.0. G1 is 0.5μm, t is 0.2μ
m, G'is 0.2 μm and the effective gap is 2
Can be reduced to / 5. When converted into the electrostatic force acting between the electrodes by the above formula (1), it becomes 6 times, and if the same electrostatic force is to be obtained, the voltage can be lowered to 2/5.

【0103】すなわち、G1=0.5μm(ε=4.
0)のとき t=0.2μmの場合:G2=0.1μm、G’=0.
2μm となる。
That is, G1 = 0.5 μm (ε = 4.
0) and t = 0.2 μm: G2 = 0.1 μm, G ′ = 0.
2 μm.

【0104】誘電率が高いほど実効ギャップを小さくす
る効果は大きく、その他、PE−CVDのシリコン酸化
膜などさらに大きな誘電率の膜を使うことによって実効
ギャップを小さくする効果が大きくなる。
The higher the dielectric constant, the greater the effect of reducing the effective gap. In addition, the effect of reducing the effective gap becomes greater by using a film having a higher dielectric constant such as a PE-CVD silicon oxide film.

【0105】次に、第9実施形態に係るインクジェット
ヘッドについて図18を参照して説明する。なお、同図
は同ヘッドの振動板短手方向に沿う電極部分の要部断面
説明図である。この実施形態では、電極14の表面に導
電性の膜29を形成した。導電性の膜29を電極表面に
成膜することによって、成膜前に電極間隔がG1であっ
たのに対し、厚さtの成膜後電極間隔は成膜厚さの2倍
だけ小さいG2となる。これにより、電極間隔を導電性
膜の成膜により小さくすることができ、静電力の向上、
駆動電圧の低電圧化が可能となる。また、上記第7、第
8実施形態で説明した電極表面に絶縁膜を形成する方法
と併用して、信頼性の向上、更なる低電圧化も実現する
ことができる。
Next, an ink jet head according to the ninth embodiment will be described with reference to FIG. It is to be noted that this figure is a cross-sectional explanatory view of the main parts of the electrode portion of the same head along the lateral direction of the diaphragm. In this embodiment, a conductive film 29 is formed on the surface of the electrode 14. By forming the conductive film 29 on the surface of the electrode, the electrode interval before the film formation was G1, whereas the electrode interval after the film formation of the thickness t is G2 which is twice the film formation thickness. Becomes This makes it possible to reduce the electrode spacing by forming a conductive film, improving the electrostatic force,
It is possible to reduce the driving voltage. Further, by using together with the method of forming the insulating film on the surface of the electrode described in the seventh and eighth embodiments, it is possible to improve reliability and further reduce the voltage.

【0106】成膜する導電性膜としてはポリシリコン、
あるいはスパッタや真空蒸着によるアルミニウム、ニッ
ケル、タングステン金などの金属膜を用いることができ
るが、構造体である電極表面に均一に成膜できるポリシ
リコンがもっとも好ましい。この場合、ポリシリコン中
にはn型又はp型の伝導型を有する不純物原子、例えば
n型であればリン、砒素、p型であればボロンやアンチ
モン等を導入することが好ましい。
The conductive film to be formed is polysilicon,
Alternatively, a metal film of aluminum, nickel, tungsten gold, or the like formed by sputtering or vacuum deposition can be used, but polysilicon that can be uniformly formed on the surface of the electrode as the structure is most preferable. In this case, it is preferable to introduce impurity atoms having n-type or p-type conductivity into the polysilicon, for example, phosphorus or arsenic for n-type and boron or antimony for p-type.

【0107】次に、本発明に係るインクカートリッジに
ついて図19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.

【0108】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 reliability increase 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.

【0109】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20及び図21を参照して説明す
る。なお、図20は同記録装置の斜視説明図、図21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. 20. FIG. 20 is a perspective explanatory view of the recording apparatus, and FIG. 21 is a side view of a mechanical portion of the recording apparatus.

【0110】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.

【0111】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21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 section 112 slides the carriage 123 in the main scanning direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 21) by the main guide rod 121 and the sub guide rod 122 which are guide members which 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.

【0112】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.

【0113】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 as the recording heads here, a single head having nozzles for ejecting ink droplets of the respective colors may be used.

【0114】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 fitted to 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.

【0115】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.

【0116】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。
A print receiving member 139, which is a paper guide member for guiding the paper 113 sent out from the conveying roller 134 below the recording head 124 in correspondence with the range of movement 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.

【0117】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.

【0118】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.

【0119】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.

【0120】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.

【0121】次に、本発明に係るマイクロポンプについ
て図22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.

【0122】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2
08を形成している。
An insulating film 206 is formed on the movable portion 205.
A plurality of electrodes 207 are provided at predetermined intervals on the outer surface side through the same as the inkjet head. The protective substrate 202 has the same function as the second substrate 2 of the head, and has a recess 208 for disposing the electrode 207. Here, the protective substrate 202
Is provided with the spacer portion 209 on the flat plate substrate,
08 has been formed.

【0123】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, since the electrostatic attraction force is generated between the electrodes 207 by applying the pulse potential to the plurality of electrodes 207 every other one, the movable portion 205 is 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.

【0124】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, an 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.

【0125】次に、本発明に係る光学デバイスの実施形
態について図23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を所定の間隔を置いて設けている。保護基板3
02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308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 are provided on the outer surface of the movable portion 305 with an insulating film 306 at predetermined intervals. Protective substrate 3
Reference numeral 02 has a function similar to that of the second substrate 2 of the head, and forms a recess 308 for disposing the electrode 307. 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.

【0126】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.

【0127】そこで、この光学デバイスを応用した例を
図24及び図25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、前述した液滴吐出
ヘッドの各実施形態においても電極をマトリクス配列と
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. 24 and 25. 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. Also, the electrodes can be arranged in a matrix in each of the embodiments of the droplet discharge head described above.

【0128】したがって、前述した図23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, similarly to FIG. 23 described above, 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.

【0129】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1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2
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 the micropump and the optical device, the actuator having the same structure as the ink jet head according to the first embodiment is used.
It is also possible to use an actuator having the same configuration as the inkjet heads according to the following embodiments.

【0130】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。
In the above-described embodiment, the example in which the droplet ejection head is applied to the ink jet head has been described. However, as the droplet ejection head other than the ink jet head, for example, the droplet ejection for ejecting the liquid resist as the 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.

【0131】[0131]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るマイ
クロアクチュエータによれば、可動部分には電気的に互
いに絶縁分離された導電性を有する構造体からなる少な
くとも2つの電極を設け、この電極は可動部分の固定端
近傍がその他の部分よりも曲がり易く形成されており、
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、動作効率が高く、低電圧駆
動が可能なアクチュエータが得られる。
As described above, according to the microactuator of the present invention, the movable portion is provided with at least two electrodes made of a conductive structure that is electrically insulated and separated from each other. Is formed so that the vicinity of the fixed end of the movable part bends more easily than other parts,
Since the movable portion is deformed by generating an electrostatic force between the electrodes, an actuator that can be driven at low voltage with high operation efficiency and low voltage can be obtained.

【0132】ここで、可動部分の固定端近傍の電極の膜
厚がその他の部分よりも薄くすることで、可動部分の固
定端近傍での可動部分の変位を大きくすることができ
る。また、電極にはスリットを形成して膜厚の薄い部分
を設けることで、可動部分の変位効率が更に向上する。
さらに、2つの電極は平行に配置されていることで、低
駆動電圧で大きな可動部分の変位が再現性良く得られ
る。
Here, the displacement of the movable portion near the fixed end of the movable portion can be increased by making the film thickness of the electrode near the fixed end of the movable portion thinner than the other portions. Further, the slits are formed in the electrode to provide the thin portion, so that the displacement efficiency of the movable portion is further improved.
Further, since the two electrodes are arranged in parallel, a large displacement of the movable portion can be obtained with low reproducibility with good reproducibility.

【0133】さらにまた、電極をポリシリコンで形成す
ることで、比較的厚い電極が容易に形成することがで
き、またドライエッチングにより電極間の細い溝を形成
することができる、つまり電極間の距離を小さくできる
ので、大きな力を発生することができ、低電圧で駆動す
ることが可能となる。また、電極を単結晶シリコンで形
成することで、成膜では不可能な厚い電極を形成するこ
とができて、より低電圧で駆動することが可能となる。
Furthermore, by forming the electrodes from polysilicon, relatively thick electrodes can be easily formed, and thin grooves between the electrodes can be formed by dry etching, that is, the distance between the electrodes can be increased. Since it can be made small, a large force can be generated, and it becomes possible to drive at a low voltage. Further, by forming the electrodes from single crystal silicon, thick electrodes that cannot be formed by film formation can be formed, and it becomes possible to drive at a lower voltage.

【0134】この場合、電極は導電型がn型またはp型
の不純物原子を含むことで、高周波数駆動、多チャンネ
ル駆動で問題になる電極抵抗値を下げることができ、発
熱による電力ロスが低減され低消費電力化が図れる
In this case, since the electrode contains impurity atoms of n-type or p-type conductivity, the electrode resistance value which is a problem in high frequency driving and multi-channel driving can be lowered, and power loss due to heat generation is reduced. And lower power consumption

【0135】また、可動部分と電極が電気的に分離され
ていることで、電極に印加した電圧が可動部分側にリー
クすることもなく、作動不能になることがなく、効率良
く電極に電圧を印加できる。この場合、可動部分と電極
との間に絶縁膜が設けられていることで、簡単に可動部
分と電極とを電気的に分離することができる。この場
合、絶縁膜はシリコン酸化膜であることで、絶縁性が良
く高耐圧であり、信頼性の向上を図れる。
Further, since the movable portion and the electrode are electrically separated, the voltage applied to the electrode does not leak to the movable portion side, the operation is not disabled, and the voltage is efficiently applied to the electrode. Can be applied. In this case, since the insulating film is provided between the movable portion and the electrode, the movable portion and the electrode can be easily electrically separated. In this case, since the insulating film is the silicon oxide film, the insulating property is good, the withstand voltage is high, and the reliability can be improved.

【0136】さらに、可動部分は引っ張り応力を有する
ことで、可動部分の座屈による可動部分の不均一な変位
が抑制され、また、隣接電極間距離も一定に保つことが
できるので、安定した低電圧駆動を行うことができる。
この場合、可動部分が1GPa以下の引っ張り応力であ
ることで、可動部分を容易に変形させることができ、引
張り応力による動作不良を確実に防止できる。
Further, since the movable portion has tensile stress, uneven displacement of the movable portion due to buckling of the movable portion can be suppressed, and the distance between adjacent electrodes can be kept constant, so that a stable low value can be obtained. It can be driven by voltage.
In this case, since the movable portion has a tensile stress of 1 GPa or less, the movable portion can be easily deformed, and malfunctions due to tensile stress can be reliably prevented.

【0137】また、電極表面には絶縁膜を設けること
で、電極間のショートによる動作不良を低減することが
でき、耐圧も向上することができ信頼性を向上できる。
この場合、熱酸化膜を設けることで、電極間の実効ギャ
ップを小さくすることができ、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。また、堆積膜を設
けることで、さらに実効ギャップを小さくすることが可
能になり、更なる低電圧化が可能となる。或いは、電極
表面には導電性膜を設けることで、電極間隔を小さくし
て、駆動電圧の低電圧化を図ることが可能になる。
Further, by providing an insulating film on the surface of the electrodes, malfunctions due to short circuit between the electrodes can be reduced, the breakdown voltage can be improved, and the reliability can be improved.
In this case, by providing the thermal oxide film, the effective gap between the electrodes can be reduced, and the force can be increased or the driving voltage can be reduced. Further, by providing the deposited film, the effective gap can be further reduced, and the voltage can be further reduced. Alternatively, by providing a conductive film on the surface of the electrodes, it is possible to reduce the electrode interval and reduce the driving voltage.

【0138】本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、振
動板を変形させることによって液滴を吐出する液滴吐出
ヘッドにおいて、振動板を可動部分とする本発明に係る
マイクロアクチュエータを備えているので、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
られる。
According to the droplet discharge head of the present invention, the droplet discharge head which discharges droplets by deforming the vibrating plate is provided with the microactuator of the present invention having the vibrating plate as a movable portion. Therefore, it is possible to obtain a head that is low in cost, high in droplet ejection efficiency, and capable of high-quality printing.

【0139】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、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を一体化でき、また製造不良が減
少し、低コスト化を図ることができる。
According to the ink cartridge of the present invention, the droplet discharge head according to the present invention that discharges ink droplets and the ink tank that supplies ink to the droplet discharge head are integrated, so that the droplets can be produced at low cost. It is possible to integrate a head having high ejection efficiency and capable of high-quality printing, reduce manufacturing defects, and reduce costs.

【0140】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が本発
明に係る液滴吐出ヘッド又は本発明に係るインクカート
リッジであるので、高画質記録を行うことができ、また
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 ink jet head for ejecting ink droplets is the liquid droplet ejection head of the present invention or the ink cartridge of the present invention, high image quality recording can be performed. Further, the cost of the device can be reduced.

【0141】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て
いるので、動作効率が高く、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。
The micropump according to the present invention is a micropump for transporting a liquid by deformation of a movable part, and is equipped with the microactuator according to the present invention. Therefore, the operation efficiency is high, the size is small, and the consumption is low. It is possible to reduce power consumption as well as cost.

【0142】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ているので、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 on the movable part, and is equipped with the microactuator of the present invention. The power consumption can be reduced and the cost can be reduced.

【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
振動板長手方向に沿う要部断面説明図
FIG. 6 is an explanatory cross-sectional view of a main portion of the inkjet head according to the second embodiment, taken along the longitudinal direction of the diaphragm.

【図7】同第3実施形態に係るインクジェットヘッドの
電極パターンの配置を説明する説明図
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating the arrangement of electrode patterns of the inkjet head according to the third embodiment.

【図8】図7のB−B線に沿う断面説明図FIG. 8 is an explanatory sectional view taken along line BB in FIG.

【図9】図7のC−C線に沿う断面説明図9 is a cross-sectional explanatory view taken along the line CC of FIG.

【図10】同第4実施形態に係るインクジェットヘッド
をその製造工程と共に説明する説明図
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an inkjet head according to the fourth embodiment together with a manufacturing process thereof.

【図11】図10に続く工程を説明する説明図FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a step following FIG.

【図12】同第5実施形態に係るインクジェットヘッド
をその製造工程と共に説明する説明図
FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the inkjet head according to the fifth embodiment together with the manufacturing process thereof.

【図13】図12に続く工程を説明する説明図13 is an explanatory diagram illustrating a step following FIG.

【図14】図13に続く工程を説明する説明図14 is an explanatory diagram illustrating a step following FIG.

【図15】同第6実施形態に係るインクジェットヘッド
の振動板短手方向に沿う要部断面説明図
FIG. 15 is an explanatory cross-sectional view of essential parts along the lateral direction of the diaphragm of the inkjet head according to the sixth embodiment.

【図16】同第7実施形態に係るインクジェットヘッド
の振動板短手方向に沿う電極部分の拡大説明図
FIG. 16 is an enlarged explanatory view of an electrode portion along the lateral direction of the diaphragm of the inkjet head according to the seventh embodiment.

【図17】同第8実施形態に係るインクジェットヘッド
の振動板短手方向に沿う電極部分の拡大説明図
FIG. 17 is an enlarged explanatory view of an electrode portion along the lateral direction of the vibration plate of the inkjet head according to the eighth embodiment.

【図18】同第9実施形態に係るインクジェットヘッド
の振動板短手方向に沿う電極部分の拡大説明図
FIG. 18 is an enlarged explanatory diagram of an electrode portion along the lateral direction of the diaphragm of the inkjet head according to the ninth embodiment.

【図19】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. 19 is a perspective explanatory view for explaining the ink cartridge according to the invention.

【図20】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. 20 is a perspective explanatory diagram illustrating an example of an inkjet recording apparatus according to the present invention.

【図21】同記録装置の機構部の説明図FIG. 21 is an explanatory diagram of a mechanical section of the recording apparatus.

【図22】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. 22 is an explanatory sectional view showing an embodiment of a micropump according to the present invention.

【図23】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. 23 is a sectional explanatory diagram illustrating an embodiment of an optical device according to the present invention.

【図24】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. 24 is a perspective explanatory view illustrating an example of a light modulation device using the optical device.

【図25】同光変調デバイスの要部斜視説明図FIG. 25 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、26…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, 26 ... 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) F04B 43/12 G02B 26/08 E 3H077 G02B 5/10 H02N 1/00 B41J 3/04 103A 7/182 103H 26/08 G02B 7/18 Z H02N 1/00 (72)発明者 一色 海平 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 慎二 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 Fターム(参考) 2C057 AF55 AF93 AG52 AG55 AG93 AP02 AP32 AP34 AP56 AQ02 BA03 BA15 2H041 AA11 AB14 AB38 AC06 AZ05 AZ08 2H042 DA01 DA08 DA12 DA20 DC08 DD11 DE00 2H043 CA10 CD04 CE00 3H075 AA07 BB01 BB21 CC25 CC34 DA05 DA11 DB01 DB49 3H077 AA06 BB10 CC01 CC10 DD05 DD11 EE02 EE36 FF06 FF13 FF32 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F04B 43/12 G02B 26/08 E 3H077 G02B 5/10 H02N 1/00 B41J 3/04 103A 7/182 103H 26/08 G02B 7/18 Z H02N 1/00 (72) Inventor Kahei Isshiki 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Within Ricoh Co., Ltd. (72) Shinji Tanaka 1-chome, Nakamagome, Ota-ku, Tokyo No. 3-6 F-term in Ricoh Co., Ltd. (reference) 2C057 AF55 AF93 AG52 AG55 AG93 AP02 AP32 AP34 AP56 AQ02 BA03 BA15 2H041 AA11 AB14 AB38 AC06 AZ05 AZ08 2H042 DA01 DA08 DA12 DA20 DC08 DD11 DE00 2H043 CA10 CD04 CE21 3H07575 CC34 DA05 DA11 DB01 DB49 3H077 AA06 BB10 CC01 CC10 DD05 DD11 EE02 EE36 FF06 FF13 FF32

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 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、前記可動部分には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る少なくとも2
つの電極を設け、この電極は前記可動部分の固定端近傍
がその他の部分よりも曲がり易く形成されており、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。
1. A microactuator for deforming a movable part, wherein the movable part comprises at least two electrically conductive structures that are electrically isolated from each other.
One electrode is provided, and the electrode is formed so that the vicinity of the fixed end of the movable portion is bent more easily than the other portions, and the movable portion is deformed by generating an electrostatic force between the electrodes. Micro actuator.
【請求項2】 請求項1に記載のマイクロアクチュエー
タにおいて、前記可動部分の固定端近傍の前記電極の膜
厚がその他の部分よりも薄いことを特徴とするマイクロ
アクチュエータ。
2. The microactuator according to claim 1, wherein the film thickness of the electrode in the vicinity of the fixed end of the movable portion is thinner than that of other portions.
【請求項3】 請求項1又は2に記載のマイクロアクチ
ュエータにおいて、前記電極にはスリットを形成して膜
厚の薄い部分を設けたことを特徴とするマイクロアクチ
ュエータ。
3. The microactuator according to claim 1, wherein a slit is formed in the electrode to provide a thin portion.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載のマイ
クロアクチュエータにおいて、前記2つの電極は平行に
配置されていることを特徴とするマイクロアクチュエー
タ。
4. The microactuator according to claim 1, wherein the two electrodes are arranged in parallel.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載のマイ
クロアクチュエータにおいて、前記電極はポリシリコン
又は単結晶シリコンからなることを特徴とするマイクロ
アクチュエータ。
5. The microactuator according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrode is made of polysilicon or single crystal silicon.
【請求項6】 請求項5に記載のマイクロアクチュエー
タにおいて、前記電極は導電型がn型またはp型の不純
物原子を含むことを特徴とするマイクロアクチュエー
タ。
6. The microactuator according to claim 5, wherein the electrode contains an impurity atom whose conductivity type is n type or p type.
【請求項7】 請求項1乃至6のいずれかに記載のマイ
クロアクチュエータにおいて、前記可動部分と前記電極
が電気的に分離されていることを特徴とするマイクロア
クチュエータ。
7. The microactuator according to claim 1, wherein the movable portion and the electrode are electrically separated from each other.
【請求項8】 請求項7に記載のマイクロアクチュエー
タにおいて、前記可動部分と前記電極との間に絶縁膜が
設けられていることを特徴とするマイクロアクチュエー
タ。
8. The microactuator according to claim 7, wherein an insulating film is provided between the movable portion and the electrode.
【請求項9】 請求項8に記載のマイクロアクチュエー
タにおいて、前記絶縁膜はシリコン酸化膜であることを
特徴とするマイクロアクチュエータ。
9. The microactuator according to claim 8, wherein the insulating film is a silicon oxide film.
【請求項10】 請求項1乃至9のいずれかに記載のマ
イクロアクチュエータにおいて、前記可動部分は引っ張
り応力を有することを特徴とするマイクロアクチュエー
タ。
10. The microactuator according to claim 1, wherein the movable portion has tensile stress.
【請求項11】 請求項10に記載のマイクロアクチュ
エータにおいて、前記可動部分の引っ張り応力は1GP
a以下の応力であることを特徴とするマイクロアクチュ
エータ。
11. The microactuator according to claim 10, wherein the tensile stress of the movable portion is 1 GP.
A microactuator having a stress of a or less.
【請求項12】 請求項1乃至11のいずれかに記載の
マイクロアクチュエータにおいて、前記電極表面には絶
縁膜が形成されていることを特徴とするマイクロアクチ
ュエータ。
12. The microactuator according to claim 1, wherein an insulating film is formed on the electrode surface.
【請求項13】 請求項12に記載のマイクロアクチュ
エータにおいて、前記絶縁膜は熱酸化膜であることを特
徴とするマイクロアクチュエータ。
13. The microactuator according to claim 12, wherein the insulating film is a thermal oxide film.
【請求項14】 請求項12に記載のマイクロアクチュ
エータにおいて、前記絶縁膜は堆積膜であることを特徴
とするマイクロアクチュエータ。
14. The microactuator according to claim 12, wherein the insulating film is a deposited film.
【請求項15】 請求項12に記載のマイクロアクチュ
エータにおいて、前記電極表面には導電性膜が形成され
ていることを特徴とするマイクロアクチュエータ。
15. The microactuator according to claim 12, wherein a conductive film is formed on the surface of the electrode.
【請求項16】 液滴を吐出する単一または複数のノズ
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滴を吐出
する液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板を可動部分と
する請求項1乃至15のいずれか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液滴吐出ヘッ
ド。
16. A single or a plurality of nozzle holes for discharging liquid droplets, and a discharge chamber communicating with each of the nozzle holes,
A vibrating plate that forms at least one wall of the ejection chamber, wherein the vibrating plate is a movable part in a droplet ejection head that ejects droplets by deforming the vibrating plate. A liquid droplet ejection head comprising the microactuator according to any one of the claims.
【請求項17】 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、請求項16に
記載の液滴吐出ヘッドを備えていることを特徴とするイ
ンクカートリッジ。
17. 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, and the droplet discharge head according to claim 16 is provided. Ink cartridge characterized by.
【請求項18】 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16に記載の液滴吐出ヘ
ッド又は請求項17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。
18. An inkjet recording apparatus equipped with an inkjet head for ejecting ink droplets, wherein the inkjet head is the droplet ejection head according to claim 16 or the ink cartridge according to claim 17. Inkjet recording device.
【請求項19】 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1乃至15のい
ずれか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。
19. A micropump for transporting a liquid by deformation of a movable part, comprising the microactuator according to any one of claims 1 to 15.
【請求項20】 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1乃至15のいずれか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。
20. An optical device for changing the reflection direction of light by displacement of a mirror formed on a movable portion,
An optical device comprising the microactuator according to any one of claims 1 to 15.
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