JP2003250280A - Electrostatic actuator, droplet discharge head, and inkjet recording apparatus - Google Patents
Electrostatic actuator, droplet discharge head, and inkjet recording apparatusInfo
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- B41J2/005—Typewriters 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
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- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14411—Groove in the nozzle plate
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は静電アクチュエータ、液
滴吐出ヘッド及びインクジェット記録装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic actuator, a droplet discharge head and an ink jet recording apparatus.
【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】この静電型インクジェットヘッドとして
は、例えば、特開平6−71882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滴を吐出するも
のがある。In this electrostatic ink jet head, for example, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-71882, a pair of electrodes is provided through an air gap, and one electrode is a vibrating plate. An ink chamber filled with ink is formed on the side opposite to the electrodes facing the vibrating plate, and an electrostatic attractive force acts between the electrodes by applying a voltage between the electrodes (between the vibrating plate and the electrodes). (Vibration plate)
When the voltage is removed and the voltage is removed, the vibrating plate returns to its original state due to the elastic force, and there is a method in which the force is used to eject ink droplets.
【0007】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、インク滴を吐出する
ものとするものもある。Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-15805, a protrusion is provided on the surface of the vibration plate made of a silicon substrate, an electrode is formed on the protrusion, and a voltage is applied to the electrode. In some cases, the vibrating plate is deformed by an electrostatic force acting between the protrusions to eject ink droplets.
【0008】さらに、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.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た振動板とこれに対向する電極(電極対)を用いるヘッ
ドにあっては、振動板の変位を大きくすることができ
ず、大きな排除体積を得ることが難しく、大きなインク
液滴を吐出することが困難である。また、インク液吐出
の圧力発生手段として振動板の戻りバネ力を利用してい
るため、液吐出のための圧力制御性が良くなく高精度の
液滴量制御が難しく、高画質化を達成することが困難で
ある。さらに、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。However, in the above-described head using the diaphragm and the electrode (electrode pair) facing the diaphragm, the displacement of the diaphragm cannot be increased and a large excluded volume is obtained. It is difficult to eject large ink droplets. Further, since the return spring force of the vibrating plate is used as the pressure generating means for ejecting the ink liquid, the pressure controllability for ejecting the liquid is not good, and it is difficult to control the liquid droplet amount with high precision, thereby achieving high image quality. Is difficult. Furthermore, 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.
【0010】また、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たヘッドにあっては、
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、インク滴を吐出する
だけの発生力を得ようとした場合、非常に電圧が高くな
ってしまうという課題がある。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
う課題もある。Further, in a head having a vibrating plate on one side of electrode pairs formed in a comb shape and nested in each other,
Since the comb-teeth-shaped electrode is used, the displacement amount can be increased, but the generated force is very small, and if an attempt is made to generate the generated force enough to eject ink droplets, the voltage will be extremely high. There is a problem. Moreover, since the structure is complicated, it is difficult to manufacture, and there is a problem that the cost becomes high.
【0011】さらに、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
材の電極を形成したヘッドにあっては、そもそもシリコ
ン振動板を介して各電極間が同電位になってしまうため
に電極間で静電力が発生せず、振動板を変形できないと
いう課題がある。Further, in a head in which a vibrating plate formed of a conductive silicon substrate is provided with a protrusion and an electrode of a conductive member is formed on the vibrating plate, each electrode is originally disposed via the silicon vibrating plate. Since there is the same potential between the electrodes, there is a problem that electrostatic force is not generated between the electrodes and the diaphragm cannot be deformed.
【0012】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。Moreover, it is necessary to form a protrusion on the diaphragm and attach an electrode to this protrusion, and it is difficult to attach an electrode to the surface of such a three-dimensional fine structure, and the electrode is not formed well. There is a problem that a part is formed or variation occurs, stable manufacturing cannot be performed, and yield is low.
【0013】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, in order to reduce the voltage, it is necessary to narrow the intervals between the protrusions, but it is difficult to form electrodes in such narrow intervals, and the electrodes are 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.
【0014】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、駆動効率が高く、安定した動作特
性が得られる静電アクチュエータ、この静電アクチュエ
ータを備えることで、滴吐出効率が高く、安定した滴吐
出特性が得られる信頼性の高い液滴吐出ヘッド、この液
滴吐出ヘッドを備えることで高画質記録が可能なインク
ジェット記録装置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 an electrostatic actuator which is low in cost, has high driving efficiency, and can obtain stable operation characteristics, and droplet discharge efficiency is provided by including the electrostatic actuator. It is an object of the present invention to provide a highly reliable droplet discharge head that achieves high droplet discharge characteristics and high reliability, and an inkjet recording apparatus that includes this droplet discharge head and that enables high-quality recording.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る静電アクチュエータは、可動部分に電
気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体から
なる複数の電極を設けるとともに、可動部分の変形を促
進する手段が講じられている構成としたものである。In order to solve the above problems, in an electrostatic actuator according to the present invention, a movable portion is provided with a plurality of electrodes made of a conductive structure electrically insulated from each other. At the same time, a means for promoting the deformation of the movable part is provided.
【0016】本発明に係る静電アクチュエータにおい
て、可動部分に電気的に互いに絶縁分離された導電性を
有する構造体からなる複数の電極を設けるとともに、こ
の電極の間隔は可動部分の中央部よりも可動部分の周辺
部が狭くなっている構成としたものである。In the electrostatic actuator according to the present invention, the movable portion is provided with a plurality of electrodes made of a conductive structure that is electrically insulated from each other, and the electrodes are spaced from each other more than the central portion of the movable portion. The peripheral part of the movable part is narrowed.
【0017】これらの各本発明に係る静電アクチュエー
タにおいて、可動部分の厚さが可動部分の固定端部側で
最も薄いことが好ましい。また、可動部分は内部応力が
引っ張り応力であることが好ましく、この場合、可動部
分は1GPa以下の応力であることが好ましい。さら
に、電極は略平行に配置されていることが好ましい。In each of these electrostatic actuators according to the present invention, it is preferable that the thickness of the movable portion is thinnest on the fixed end side of the movable portion. Further, the internal stress of the movable part is preferably tensile stress, and in this case, the movable part preferably has a stress of 1 GPa or less. Further, it is preferable that the electrodes are arranged substantially in parallel.
【0018】本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐
出するノズルが連通する吐出室の少なくとも一方の壁面
を構成する可動部分となる振動板を有し、この振動板を
変形させるための本発明に係る静電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 has a vibrating plate serving as a movable portion which constitutes at least one wall surface of the ejection chamber in which the nozzles for ejecting the liquid droplets communicate with each other. The electrostatic actuator according to the present invention is provided.
【0019】ここで、インクを供給するインクカートリ
ッジが一体に設けられている構成とすることができる。Here, the ink cartridge for supplying the ink may be integrally provided.
【0020】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
る液滴吐出ヘッドである構成としたものである。The ink jet recording apparatus according to the present invention is
The inkjet head for ejecting ink droplets is the droplet ejection head according to the present invention.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図1は、本発明の液滴吐出ヘ
ッドの第1実施形態に係るインクジェットヘッドの分解
斜視図で、一部断面図で示している。図2は同ヘッドの
振動板長手方向の断面説明図、図3は同ヘッドの振動板
短手方向の断面説明図、図4は同ヘッドの電極配置パタ
ーンを示す平面説明図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view of an inkjet head according to a first embodiment of a droplet discharge head of the present invention, and is shown in a partial sectional view. 2 is a cross-sectional explanatory view of the same head in the longitudinal direction of the diaphragm, FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view of the same head in the lateral direction of the diaphragm, and FIG. 4 is a plan explanatory view showing an electrode arrangement pattern of the same head.
【0022】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。なお、基板の
端部に設けたノズル孔からインク滴を吐出させるエッジ
シュータタイプとすることもできる。This ink jet head is of a side shooter type in which ink droplets are ejected from nozzle holes provided on the surface of the substrate, and three first, second and third ink jet heads having a structure described in detail below are provided. It has a laminated structure in which the substrates 1, 2 and 3 are stacked and joined, and a plurality of nozzle holes 4 for ejecting ink droplets, an ejection chamber 6 communicating with each nozzle hole 4, and a fluid resistance portion 7 in each ejection chamber 6. A common liquid chamber (common ink chamber) 8 for supplying ink via the same is formed. It is also possible to use an edge shooter type in which ink droplets are ejected from nozzle holes provided at the end of the substrate.
【0023】中間の第1基板1は、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形成している。こ
の第1基板1は、例えば、単結晶シリコン基板にKOH
等の異方性エッチングによって高さ20μmから200
μmの吐出室6等を形成したものである。The intermediate first substrate 1 has a recess for forming the discharge chambers 6 and a recess for forming a common liquid chamber 8 for supplying ink to each discharge chamber 6. This first substrate 1 is, for example, a single crystal silicon substrate made of KOH.
Height from 20μm to 200 by anisotropic etching such as
The discharge chamber 6 of μm and the like are formed.
【0024】この第1基板1の底面に吐出室6及び共通
液室8などの底壁ともなる振動板10を設けている。こ
の振動板10は第1基板1を形成するシリコン基板に高
濃度ボロンをドープして形成したボロン原子を1E20
/cm3以上含有する高濃度ボロン拡散層で形成してい
る。なお、振動板10は、この他、金属等の導電性を有
する膜、或いは、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の
絶縁性膜、或いはその積層膜、樹脂フィルムなど、液吐
出圧力に耐え得る強度を有する膜であれば特に限定され
るものではない。On the bottom surface of the first substrate 1, there is provided a vibrating plate 10 which also serves as a bottom wall of the discharge chamber 6 and the common liquid chamber 8. The vibrating plate 10 is formed by doping a silicon substrate forming the first substrate 1 with high-concentration boron to form a boron atom 1E20.
It is formed of a high-concentration boron diffusion layer containing / cm 3 or more. The vibrating plate 10 is made of a conductive film such as a metal, an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film, a laminated film thereof, a resin film, or the like, which has strength enough to withstand the liquid discharge pressure. There is no particular limitation as long as it is a film having
【0025】この振動板10の下面(吐出室と反対側の
面)には酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などの絶縁膜
11を形成している。そして、この絶縁膜11の下面に
電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体か
らなる複数の電極14を所定の間隔を置いて設けてい
る。この場合、振動板10と電極14との間には絶縁膜
11を介在しているので、各電極14が振動板10を介
して電気的に接続されることはない。また、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1
4a、14bという。)も空隙を介して相互に電気的に
分離される。これらの振動板10(吐出室6に対応する
部分が可動部分となる。)と複数の電極14によって本
発明に係る静電アクチュエータが構成される。An insulating film 11 such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the lower surface (the surface opposite to the discharge chamber) of the vibration plate 10. Then, on the lower surface of the insulating film 11, a plurality of electrodes 14 made of a conductive structure that is electrically isolated from each other are provided at predetermined intervals. In this case, since the insulating film 11 is interposed between the diaphragm 10 and the electrode 14, the electrodes 14 are not electrically connected via the diaphragm 10. In addition, each electrode 14
Of the two electrodes adjacent to each other
4a and 14b. ) Are also electrically separated from each other via the air gap. The vibrating plate 10 (the portion corresponding to the discharge chamber 6 becomes the movable portion) and the plurality of electrodes 14 constitute the electrostatic actuator according to the present invention.
【0026】ここで、互いに電気的に分離した相隣り合
う電極14aと電極14bは、図4に示すように振動板
10の短手方向に所定の間隔を置いて並べて略平行に配
置し、ている。この場合、電極14aと電極14bの間
隔(電極間隔)は、振動板10の面内で変化させてい
る。すなわち、振動板10の変位が最も大きく取れる振
動板10の中心部の電極14a、14b間の距離g0に
対して、振動板10が最も変位し難い振動板10の固定
端近傍(周辺部)での電極14a、14b間の距離gn
を最も狭くしている。このヘッドにおいては、このよう
に電極間隔を振動板中央部で広くし、振動板周辺部で狭
くすることが、振動板10の変形を促進する手段であ
る。Here, the electrodes 14a and 14b, which are electrically separated from each other and are adjacent to each other, are arranged substantially parallel to each other at a predetermined interval in the lateral direction of the diaphragm 10 as shown in FIG. There is. In this case, the distance between the electrodes 14 a and 14 b (electrode distance) is changed within the plane of the diaphragm 10. That is, with respect to the distance g0 between the electrodes 14a and 14b at the center of the diaphragm 10 where the displacement of the diaphragm 10 can be maximized, the diaphragm 10 is near the fixed end (peripheral portion) of the diaphragm 10 where displacement is most difficult. Distance gn between electrodes 14a and 14b of
Is the narrowest. In this head, widening the electrode interval in the central portion of the diaphragm and narrowing it in the peripheral portion of the diaphragm is a means for promoting the deformation of the diaphragm 10.
【0027】そして、これらの電極14aと電極14b
とには、駆動回路(ここでは発信回路で図示)15から
互いに電位差を生じる駆動電圧(異なる電位の電圧)が
印加されるようになっている。Then, these electrodes 14a and 14b
A drive voltage (a voltage having a different potential) that causes a potential difference from each other is applied from the drive circuit (here, shown as an oscillation circuit) 15.
【0028】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.
【0029】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。Further, the third substrate joined 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.
【0030】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
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1
4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 an electrostatic force is generated between the electrodes 14b adjacent to each other to which no pulse potential is applied, which causes electrostatic discharge. The suction action works and the electrode 14
End of the electrode (the vibrating plate 10 side is the fixed end) attracts each other
4 is displaced and the free end sides of these electrodes 14 are displaced, so that the vibration plate 10, which is the fixed end side of the electrodes 14, is bent 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.
【0031】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。Then, when the potential of the electrode 14a returns to 0V, the potential difference between the electrode 14b and the electrode 14b disappears and the diaphragm 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.
【0032】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 defined 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.
【0033】[0033]
【数1】 [Equation 1]
【0034】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 the electrodes, ε: permittivity, S: area of facing surfaces of the electrodes, d:
Distance between electrodes, V: applied voltage.
【0035】このように、このインクジェットヘッドに
おいては、絶縁性薄膜で形成した振動板10の一方の面
にそれぞれ電気的に分離独立した電極14を設け、電極
14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、安定した滴吐出特性が得られ、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 diaphragm 10 formed of the insulating thin film, and the electrodes 14a and 14b facing each other are disposed between the electrodes 14a and 14b. By applying a voltage that causes a potential difference between the adjacent electrodes 14a
An electrostatic attractive force is generated between the electrode 14b and the electrode 14b, a large displacement of the diaphragm 10 can be obtained by a slight displacement of the electrode 14, stable droplet ejection characteristics can be obtained, and droplet ejection efficiency can be improved. Image quality recording is possible.
【0036】ここで、このヘッドにおいては、上述した
ように、相隣り合う電極14aと電極14bとの間隔を
振動板10の面内で変化させ、振動板10の中心部の電
極間隔に対して振動板10の固定端近傍の電極間隔を狭
く形成している。これにより、振動板10をより効率的
に変形させることができる。Here, in this head, as described above, the distance between the electrodes 14a and 14b adjacent to each other is changed within the plane of the diaphragm 10 so that the distance between the electrodes at the center of the diaphragm 10 is changed. The electrode interval near the fixed end of the diaphragm 10 is formed narrow. Thereby, the diaphragm 10 can be deformed more efficiently.
【0037】すなわち、電極14、14間に働く力Fは
上記(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。振動板10の固定端近傍の電極1
4、14間の距離gnを狭くすることで相隣り合う電極
14aと電極14bとの間に働く力Fは大きくなり、振
動板10の変位は促進される。そして、振動板10の固
定端から離れるに従って振動板10の変位は固定端の影
響が少なくなる。That is, the force F acting between the electrodes 14, 14 increases in inverse proportion to the square of the inter-electrode distance d, as shown in the above equation (1). Electrode 1 near the fixed end of diaphragm 10
By making the distance gn between 4 and 14 small, the force F acting between the electrodes 14a and 14b adjacent to each other becomes large, and the displacement of the diaphragm 10 is promoted. Then, as the distance from the fixed end of the diaphragm 10 is increased, the displacement of the diaphragm 10 is less affected by the fixed end.
【0038】振動板10は4辺固定されているために、
短辺方向断面でみると、図5に示すように、振動板の各
領域の撓む向きは同じでない。つまり、振動板10の固
定端(周辺部)10B付近と、中央部10A付近では撓
む向きが逆になる。このように撓みの向きが逆になって
いる部分の両方共に同じ構成の電極14を配設すると、
振動板10の変位を抑制する部分が生じることになり、
結果として振動板10の撓み量は減少する。Since the diaphragm 10 is fixed on four sides,
When viewed in the cross section in the short side direction, as shown in FIG. 5, the bending directions of the regions of the diaphragm are not the same. That is, the bending direction is opposite between the vicinity of the fixed end (peripheral portion) 10B of the diaphragm 10 and the vicinity of the central portion 10A. By disposing the electrodes 14 having the same structure in both of the portions in which the bending directions are reversed,
A portion for suppressing the displacement of the diaphragm 10 will be generated,
As a result, the bending amount of the diaphragm 10 is reduced.
【0039】具体的には振動板短辺方向端から短辺長比
15%以下の領域に電極14を配置した場合の振動板1
0の撓み量は、同領域に電極14を配置しなかった場合
の撓み量の80%以下になってしまうことを確認してい
る。したがって、各領域の振動板10の撓む方向が同じ
部分にのみ電極14を配設すると、振動板10の撓み量
を最大にできる。少なくとも、振動板10は固定端から
振動板10全幅の約15〜35%の領域で振動板10中
心の電極14間距離g0よりも電極14間距離を狭く
し、固定端により近い電極14間距離を最も狭くするの
が効率的である。Specifically, the vibrating plate 1 when the electrodes 14 are arranged in the region where the short side length ratio is 15% or less from the end in the short side direction of the vibrating plate.
It has been confirmed that the bending amount of 0 is 80% or less of the bending amount when the electrode 14 is not arranged in the same region. Therefore, by disposing the electrodes 14 only in the portions in which the bending direction of the diaphragm 10 in each region is the same, the bending amount of the diaphragm 10 can be maximized. At least the diaphragm 10 has a distance between the electrodes 14 that is closer to the fixed end than the distance g0 between the electrodes 14 at the center of the diaphragm 10 in a region of about 15 to 35% of the entire width of the diaphragm 10 from the fixed end. Is most efficient.
【0040】振動板10の固定端近傍の電極14間の距
離をこのように狭くすることによって、振動板10の全
面で同じ電極14間距離にした場合と比べ、振動板10
の固定端近傍での電極14間に働く力が上がり、振動板
10の固定端近傍の振動板10の部分は曲がりやすくな
る。これによって、振動板10の固定端近傍での振動板
10の変位を大きくできる(変形が促進される)ため、
電極14間に発生した静電引力による電極14の変位が
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、振動板10の変位効率が向上するととも
に、製造ばらつきや振動板の撓みによる電極間隔バラツ
キがあっても安定した振動板の変位が得られる。このこ
とは、更には駆動電圧を低くすることができることにな
る。By narrowing the distance between the electrodes 14 near the fixed end of the diaphragm 10 in this way, as compared with the case where the same distance between the electrodes 14 is provided on the entire surface of the diaphragm 10, the diaphragm 10 is
The force acting between the electrodes 14 near the fixed end of the diaphragm 10 increases, and the portion of the diaphragm 10 near the fixed end of the diaphragm 10 is easily bent. Accordingly, the displacement of the diaphragm 10 near the fixed end of the diaphragm 10 can be increased (deformation is promoted),
The displacement of the electrode 14 due to the electrostatic attractive force generated between the electrodes 14 is efficiently converted into the bending moment acting on the diaphragm 10, the displacement efficiency of the diaphragm 10 is improved, and the manufacturing variation and the deflection of the diaphragm are increased. Even if there is a variation in the electrode spacing due to, a stable displacement of the diaphragm can be obtained. This means that the driving voltage can be lowered further.
【0041】そして、このヘッドにおいては、振動板1
0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が必要がなく、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 this head, the diaphragm 1
Since the structure itself provided at 0 functions as the electrode 14, it is possible to reduce the cost because there is no need for the difficult step of forming the electrode on the silicon structure by a method such as film formation as in the past. In addition, defects such as a short circuit caused by forming electrodes at extremely narrow intervals between structures can be reduced. 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.
【0042】さらに、振動板10と電極14との間を絶
縁膜11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。また、
振動板10が電極14と絶縁分離されていることで、駆
動電圧が液(ここではインク)に印加されることがな
く、駆動電圧印加時の電気分解による液の変質が発生す
ることがなく、信頼性が向上し、高画質記録が可能にな
る。Further, since the diaphragm 10 and the electrodes 14 are electrically separated by the insulating film 11, even if a voltage is applied to the electrodes as in the conventional case, all the electrodes are made uniform through the diaphragm. It is possible to efficiently apply the voltage to the electrode 14 without causing a potential failure and malfunction, and without causing the voltage applied to the electrode 14 to leak to the diaphragm 10 side. Also,
Since the vibrating plate 10 is insulated from the electrode 14, the drive voltage is not applied to the liquid (here, ink), and the deterioration of the liquid due to the electrolysis when the drive voltage is applied does not occur. The reliability is improved and high quality recording becomes possible.
【0043】また、電極を略平行に配置しているので、
低い駆動電圧で大きな振動板変位を再現性良く得ること
ができる。Since the electrodes are arranged substantially in parallel,
A large diaphragm displacement can be obtained with low reproducibility with good reproducibility.
【0044】次に、同第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短手方向に沿う断面説明図である。
このヘッドにおいては、振動板10は内部応力が引っ張
り応力であるシリコン窒化膜10aで形成している。シ
リコン窒化膜10aを堆積膜で形成した場合、1〜1.
2GPa程度の引っ張り応力である。振動板10を引っ
張り応力のシリコン窒化膜10aで形成することによ
り、振動板10が座屈することを防止でき、振動板10
の座屈による不規則な変形が抑制され、電極間距離も略
一定に保つことができて安定した低電圧駆動が可能にな
る。Next, the ink jet head according to the second 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 head, the diaphragm 10 is formed of the silicon nitride film 10a whose internal stress is tensile stress. When the silicon nitride film 10a is formed of a deposited film, 1-1.
The tensile stress is about 2 GPa. By forming the diaphragm 10 with the tensile stress silicon nitride film 10a, the diaphragm 10 can be prevented from buckling, and the diaphragm 10 can be prevented.
Irregular deformation due to buckling of the electrodes is suppressed, the distance between the electrodes can be kept substantially constant, and stable low voltage driving can be performed.
【0045】この場合、振動板10の引っ張り応力が大
きいと振動板10は変形が小さくなる。したがって、好
ましくは1GPa以下の引張り応力、特に好ましくは
0.1GPa以下の引っ張り応力にする。振動板10を
形成するシリコン窒化膜10aの応力を下げるために
は、シリコン窒化膜10aにボロン、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10aの膜
厚1500Åを用いた場合、ボロン原子を1E14〜3
E15/cm2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。また、シリコン
窒化膜の膜厚が3000Åの場合はボロン原子を2E1
4〜6E15/cm2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 this case, when the tensile stress of the diaphragm 10 is large, the diaphragm 10 is less deformed. Therefore, the tensile stress is preferably 1 GPa or less, and particularly preferably 0.1 GPa or less. In order to reduce the stress of the silicon nitride film 10a forming the vibrating plate 10, impurities such as boron, phosphorus and hydrogen are implanted into the silicon nitride film 10a. For example, when the thickness of the silicon nitride film 10a is 1500 Å, the boron atom is 1E14 to 3
The stress can be relaxed by injecting energy of 50 KeV with a dose amount of E15 / cm 2 degrees. If the thickness of the silicon nitride film is 3000 Å, 2E1 of boron atom is added.
The stress can be relaxed by injecting 80 KeV energy at a dose of about 4 to 6E15 / cm 2 .
【0046】また、このヘッドにおいては、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1
0以外の領域で電極14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, in this head, the spacer 12 which is a layer or structure made of the same material as the electrode 14 is used as the vibration plate 1.
In a region other than 0, it is formed on substantially the same plane as the surface on which the electrode 14 is formed. 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.
【0047】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 or the wafer transfer can be performed in the manufacturing process. Therefore, defects due to breakage of the electrode 14 during the process can be reduced.
【0048】次に、同第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。
このヘッドにおいては、振動板10の厚さを、振動板中
央部10Aで厚く、振動板周辺部で薄く形成している。
すなわち、振動板10の厚さは振動板の固定端近傍で最
も薄くしている。このヘッドにおいては、振動板10の
厚さは振動板の固定端近傍で最も薄くすることが、振動
板10の変位を促進する手段を講じていることになる。
なお、ここでは振動板10の厚さが二段階に異なる例で
示しているが3段階以上に異なる構成とすることもでき
る。Next, an ink jet head according to the third 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 head, the diaphragm 10 is formed such that the diaphragm central portion 10A is thick and the diaphragm peripheral portion is thin.
That is, the thickness of the diaphragm 10 is thinnest in the vicinity of the fixed end of the diaphragm. In this head, the thickness of the diaphragm 10 is made thinnest in the vicinity of the fixed end of the diaphragm, which means that the displacement of the diaphragm 10 is promoted.
In addition, although the thickness of the diaphragm 10 is shown as an example in which the thickness is different in two steps here, it may be different in three or more steps.
【0049】この場合、四辺固定である振動板10の固
定端の固定端から振動板10の全幅の約15%の領域な
いし振動板10の固定端から振動板10の全幅の35%
の領域で膜厚を薄くすることが好ましい。また、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、耐久性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。薄い領域の膜厚は0.01μm以上、振動
板10の厚さの50%以下程度に設定することが好まし
い。In this case, about 15% of the total width of the diaphragm 10 from the fixed end of the fixed end of the diaphragm 10 which is fixed on all sides or 35% of the total width of the diaphragm 10 from the fixed end of the diaphragm 10.
It is preferable to reduce the film thickness in the region. Further, 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 durability. The thickness of the thin region is preferably set to 0.01 μm or more and about 50% or less of the thickness of the diaphragm 10.
【0050】また、このヘッドの電極14の配置パター
ンは、図8に示すように、電極14aと電極14aとを
略平行に櫛歯状に形成し、また、電極14aと電極14
aとの間隔は振動板10の面内で等間隔としている。な
お、前述した第1実施形態の電極配置パターンと同様な
電極間隔構成とすることもできる。As shown in FIG. 8, the arrangement pattern of the electrodes 14 of this head is such that the electrodes 14a and 14a are formed substantially parallel to each other in a comb-teeth shape, and the electrodes 14a and 14 are also formed.
The distance to a is equal in the plane of the diaphragm 10. The electrode spacing pattern may be the same as the electrode arrangement pattern of the first embodiment described above.
【0051】このように、電極4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、振動板10の
膜厚をこのように薄くすることによって、振動板10全
面で同じ膜厚の振動板10の場合と比べて剛性が下がり
振動板10は曲がりやすくなる。これによって、振動板
10の固定端近傍での振動板10の変位を大きくできる
(変形が促進される)ため、電極14の変位が振動板1
0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、また、製造ばらつきや振動板の撓みによる電極間隔
バラツキがあっても安定した振動板の変位が得られる。
更には駆動電圧を低くすることができる。As described above, even if the electrode 4 is not arranged, the thickness of the diaphragm 10 is reduced in the vicinity of the fixed end of the diaphragm 10 where the vibration displacement is small, so that the entire surface of the diaphragm 10 has the same thickness. Compared with the case of the diaphragm 10, the rigidity is lowered and the diaphragm 10 is easily bent. As a result, the displacement of the diaphragm 10 near the fixed end of the diaphragm 10 can be increased (deformation is promoted), so that the displacement of the electrode 14 is reduced.
The bending moment acting on zero can be efficiently converted, and a stable displacement of the diaphragm can be obtained even if there is a variation in the electrode spacing due to manufacturing variations or the deflection of the diaphragm.
Furthermore, the driving voltage can be lowered.
【0052】次に、前記第2実施形態に係るインクジェ
ットヘッドの製造工程について図9及び図10を参照し
て説明する。ここでは、電極14をポリシリコン(多結
晶シリコン)、振動板10を絶縁性材料であるシリコン
窒化膜で形成したものである。Next, a manufacturing process of the ink jet head according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. Here, the electrode 14 is formed of polysilicon (polycrystalline silicon), and the diaphragm 10 is formed of a silicon nitride film which is an insulating material.
【0053】先ず、静電アクチュエータ部分に製造工程
について図8を参照して説明すると、同図(a)に示す
ように、面方位(110)とする厚さ400μmのシリ
コン基板をベース基板31とし、振動板保護層としての
シリコン酸化膜32を0.2μm、振動板10となるシ
リコン窒化膜33を0.5μmの厚みに順次成膜する。First, the manufacturing process of the electrostatic actuator portion will be described with reference to FIG. 8. As shown in FIG. 8A, a silicon substrate having a plane orientation (110) and a thickness of 400 μm is used as the base substrate 31. Then, a silicon oxide film 32 as a vibrating plate protective layer having a thickness of 0.2 μm and a silicon nitride film 33 serving as the vibrating plate 10 having a thickness of 0.5 μm are sequentially formed.
【0054】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、TEOSS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。また、振動板10となるシリコン
窒化膜33はプラズマCVD,LPCVD等の堆積膜で
形成することができ、前述したように1〜1.2GPa
程度の引っ張り応力である。ここでは、前述したよう
に、シリコン窒化膜33には内部応力の引っ張り応力を
緩和するために、ボロン、リン、水素などの不純物を注
入している。As a method of forming the silicon oxide film 32,
Although there are plasma CVD, sputtering, HTO, TEOSS, etc., here, since the silicon oxide film 32 on the diaphragm is finally removed by the diaphragm protection layer, the manufacturing method is not particularly limited as long as it is a deposited film. Further, the silicon nitride film 33 to be the vibrating plate 10 can be formed by a deposited film such as plasma CVD or LPCVD, and as described above, it is 1 to 1.2 GPa.
It is a tensile stress of a certain degree. Here, as described above, impurities such as boron, phosphorus, and hydrogen are implanted into the silicon nitride film 33 in order to relax the tensile stress of the internal stress.
【0055】その後、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34を5μmの厚み
に成膜し、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10
50℃で120分間ドライブし、ポリシリコン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。さらに、ポリシリコン層34の表面を研
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。Thereafter, as shown in FIG. 6B, polysilicon 34 is formed on the surface of the silicon nitride film 33 to a thickness of 5 μm, and impurity atoms of n-type or p-type conductivity are doped into the polysilicon 34. Dope. phosphorus for n-type conductivity,
Implant impurities such as arsenic. In the case of p-type conductivity, impurities such as boron are implanted. After the impurity implantation, 10
It is driven at 50 ° C. for 120 minutes to reduce the resistance of the polysilicon 34. By doping impurity atoms to lower the resistance value, it becomes possible to support high frequency driving and multi-channel driving. Further, by removing the surface of the polysilicon layer 34 by polishing, a strong bond can be obtained by a direct bond later.
【0056】次いで、同図(c)に示すように、フォト
リソによりポリシリコン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34を間隔
0.3μm、線幅を0.5μmでエッチングすることで
電極34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をなす。なお、電極34の配置パタ
ーンは前述した図5或いは図8に示すような櫛の歯形状
となっている。Next, as shown in FIG. 6C, a resist pattern is formed on the polysilicon 34 by photolithography, and the polysilicon 34 is etched by dry etching at intervals of 0.3 μm and line width of 0.5 μm. The electrode 34 is formed by. At this time, the silicon nitride film 33 forms an etching stop layer. The arrangement pattern of the electrodes 34 has a comb tooth shape as shown in FIG. 5 or FIG.
【0057】以上のプロセスで静電アクチュエーターの
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、後述するマイクロポンプや光変調デバイス
などに用いることができる。ここでは、ベース基板31
に液滴吐出室6等を形成して、液滴吐出ヘッドとする工
程について続けて図10を参照して説明する。The electrode structure of the electrostatic actuator is completed by the above process. Furthermore, 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, an optical modulation device, etc. described later. Here, the base substrate 31
The step of forming the droplet discharge chamber 6 and the like to form a droplet discharge head will be described continuously with reference to FIG.
【0058】同図(a)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36を形成した後、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などの形状のレ
ジストパターンを得て、レジストの開口部36a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、レジストを除去する。After forming a silicon nitride film 36 serving as a mask for potassium hydroxide etching by LP-CVD as shown in FIG. 7A, the silicon nitride film 36 is formed on the silicon nitride film 36 as shown in FIG. A resist pattern having a shape such as the discharge chamber 6 and the common liquid chamber 8 is obtained, the silicon nitride film 36 in the opening 36a of the resist is removed by etching by dry etching, and the resist is removed.
【0059】そして、同図(c)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36の開口部36a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。Then, as shown in FIG. 7C, the opening 36a of the silicon nitride film 36 is etched with a 25 wt% potassium hydroxide aqueous solution at 80 ° C., for example. When the etching reaches the silicon oxide film 32, the silicon oxide film 32 is hardly etched, so that the etching stops.
【0060】ここでは、ベース基板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を高密度に並べること
ができる。Here, the base substrate 31 has (110)
Since the silicon wafer of the plane is used, the 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 can be arranged at high density.
【0061】また、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を用いることも
できる。Although an aqueous solution of potassium hydroxide is used here, an alkaline solution such as TMAH (tetramethylammonium hydroxide solution), EDP (ethylenediaminepyrocatechol) and lithium hydroxide can also be used.
【0062】その後、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および吐出室6が完
成する。Thereafter, as shown in FIG. 3D, 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.
【0063】この製造工程においては、電極14をフォ
トリソ、エッチングで形成しているので、比較的位置精
度がよく対向する電極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。In this manufacturing process, since the electrodes 14 are formed by photolithography and etching, the electrodes 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.
【0064】次に、前記第3実施形態に係るインクジェ
ットヘッドの製造工程の一例について図11ないし図1
3を参照して説明する。ここでは、駆動電極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 example of the manufacturing process of the ink jet head according to the third embodiment will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. Here, the drive electrode 14 is formed of single crystal silicon. The diaphragm 10 is a high-concentration p-type impurity layer, and the high-concentration p-type impurity layer has the same thickness as the desired diaphragm thickness, here, 1 μm.
【0065】先ず、図11(a)に示すように、仕上が
りで振動板10の固定端から振動板10全幅の約15%
領域ないし振動板10の固定端から振動板10全幅の3
5%領域で膜厚が薄くなるように高濃度ボロン拡散層4
2の深さに分布を持たせたシリコン基板41を形成す
る。First, as shown in FIG. 11A, about 15% of the entire width of the diaphragm 10 from the fixed end of the diaphragm 10 is finished.
From the area or the fixed end of the diaphragm 10 to the entire width of the diaphragm 10
The high-concentration boron diffusion layer 4 so that the film thickness becomes thin in the 5% region.
A silicon substrate 41 having a distribution of 2 is formed.
【0066】すなわち、面方位(110)とする厚さ4
00μmのシリコン基板41上の振動板10中央部厚さ
に相当する振動板10全幅の中央部分約40〜90%領
域に例えば200keVの高い注入エネルギーを持って
ボロンを注入する。次に、シリコン基板41全面に振動
板10中央部へ注入したエネルギーより低い例えば70
keVの注入エネルギーを持ってボロンを注入する。最
後に注入したボロン原子をドライブし、高濃度ボロン拡
散層42を形成する。これにより、振動板10となる高
濃度ボロン拡散層42は厚みの厚い(深さの深い)中央
部42Aと厚みの薄い(深さの深い)42Bとを有する
ことになる。That is, the thickness of the plane orientation (110) is 4
Boron is implanted with a high implantation energy of, for example, 200 keV into a central region of about 40 to 90% of the entire width of the diaphragm 10 corresponding to the central thickness of the diaphragm 10 on the silicon substrate 41 of 00 μm. Next, the energy lower than the energy injected into the central portion of the diaphragm 10 on the entire surface of the silicon substrate 41, for example, 70
Boron is injected with an injection energy of keV. Finally, the implanted boron atoms are driven to form the high-concentration boron diffusion layer 42. As a result, the high-concentration boron diffusion layer 42 serving as the diaphragm 10 has a thick central portion 42A (deep depth) and a thin central portion 42B (deep depth) 42B.
【0067】なお、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、拡
散面をポリッシュして平滑な面を形成しておくが好まし
い。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 is thermally oxidized and etched with a hydrofluoric acid-based etching solution. It can be removed by 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, it is preferable to polish the diffusion surface to form a smooth surface.
【0068】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
ト酸化によりシリコン熱酸化膜43を50nm厚みに形
成する。ここで、シリコン酸化膜43の成膜方法として
は、熱酸化以外にも、プラズマCVD、スパッタ、HT
O、TEOSなどがあるが、絶縁耐圧、欠陥、残留電
荷、耐久性などの点で熱酸化膜が好ましい。Next, as shown in FIG. 6B, the compound layer is removed and polished, and then a silicon thermal oxide film 43 having a thickness of 50 nm is formed by wet oxidation at 900 ° C. for 5 minutes. Here, as the film forming method of the silicon oxide film 43, plasma CVD, sputtering, HT may be used in addition to thermal oxidation.
Although there are O, TEOS, etc., a thermal oxide film is preferable in terms of withstand voltage, defects, residual charges, durability and the like.
【0069】その後、同図(c)に示すように、電極を
形成するための別のシリコン基板44を用意し、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。また、ここでは1000℃−2時
間の加熱処理をした。Then, as shown in FIG. 7C, another silicon substrate 44 for forming electrodes is prepared and 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 was 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. In addition, here, heat treatment was performed at 1000 ° C. for 2 hours.
【0070】次いで、同図(d)に示すように、シリコ
ン基板44を厚さ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。そし
て、不純物注入後1050℃で120分間ドライブし、
シリコン基板44を電極14として用いるために低抵抗
化させる。Next, as shown in FIG. 6D, the silicon substrate 44 is polished to a thickness of 10 μm, and impurity atoms of n-type or p-type conductivity are 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. Then, after injecting impurities, drive at 1050 ° C. for 120 minutes,
Since the silicon substrate 44 is used as the electrode 14, the resistance is lowered.
【0071】続いて、図12(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
グして電極14を形成する。電極14の形状は例えば図
5或いは図8に示したように櫛の歯形状となっている。Subsequently, as shown in FIG. 12A, a resist pattern is formed on the silicon substrate 44 polished by photolithography, and the silicon substrate 44 is line-etched at intervals of 0.5 μm and width of 0.5 μm by dry etching. Then, the electrode 14 is formed by etching. The shape of the electrode 14 is, for example, a comb tooth shape as shown in FIG. 5 or 8.
【0072】この場合、エッチングはシリコン熱酸化膜
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(Induc
edCouple Plasma)が有効である。In this case, the silicon thermal oxide film 43 serves as a stop layer for etching. Dry etching requires ICP (Induc
edCouple Plasma) is effective.
【0073】以上のプロセスで静電アクチュエーターの
電極構造が完成する。更にシリコン基板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、後述する
マイクロポンプや光変調デバイスなどに用いることがで
きる。ここでは、シリコン基板41に液滴吐出室6を形
成して、液滴吐出ヘッドに仕上げる製法を続けて同図
(b)以降を参照して説明する。The electrode structure of the electrostatic actuator is completed by the above process. Further, if the silicon substrate 41 is removed by etching, an electrostatic actuator is completed, and it can be used for a micropump, an optical modulation device, etc. described later. Here, the manufacturing method for forming the droplet discharge chamber 6 on the silicon substrate 41 and finishing the droplet discharge head will be described with reference to FIG.
【0074】同図(b)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を形成し、同図(c)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
パターンを得る。そして、レジストの開口部46aのシ
リコン窒化膜46とシリコン熱酸化膜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. 9B, a silicon nitride film 46 serving as a mask for potassium hydroxide etching is formed by LP-CVD, and a discharge chamber is formed on the silicon nitride film 46 as shown in FIG. A resist pattern having a shape such as 6 or the common liquid chamber 8 is obtained. Then, the silicon nitride film 46 and the silicon thermal oxide film 43 in the resist opening 46a are removed by dry etching to remove the resist.
【0075】次いで、図13(a)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46およびシリコン熱酸化膜43の開口部から高濃度
ボロン拡散層42に達する直前(残り10μm程度)ま
でエッチングを行う。次に、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エッチン
グ液を変え、エッチングを継続することで、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。Then, as shown in FIG.
Etching is performed from the opening of the silicon nitride film 46 and the silicon thermal oxide film 43 to the high concentration boron diffusion layer 42 (remaining about 10 μm) with a 25 wt% potassium hydroxide aqueous solution at ℃. Next, the etching solution is changed to a 30 wt% potassium hydroxide aqueous solution at 80 ° C. in which IPA is supersaturated, and the etching is continued to spontaneously stop when the high-concentration boron diffusion layer 42 is reached.
【0076】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。I
PA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 to which IPA is added, the etching selection ratio between the silicon substrate and the high-concentration boron layer is large, and the etching can be stopped accurately. I
Since PA 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 etching solution that can increase 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%, EDP, or the like may be used other than IPA-added potassium hydroxide.
【0077】その後、同図(b)に示すように、シリコ
ン窒化膜46は180℃に加熱したリン酸などによっ
て、シリコン熱酸化膜43をフッ酸などで除去して、1
μmのシリコンの振動板10および吐出室6が完成す
る。このとき振動板10は高濃度ボロン拡散層42で形
成されるので中央部10Aが厚く、周辺部10Bが薄い
膜厚となる。Thereafter, as shown in FIG. 9B, the silicon nitride film 46 is removed by removing the silicon thermal oxide film 43 with hydrofluoric acid or the like by phosphoric acid or the like heated to 180.degree.
The diaphragm 10 and the discharge chamber 6 made of silicon having a thickness of μm are completed. At this time, since the diaphragm 10 is formed of the high-concentration boron diffusion layer 42, the central portion 10A is thick and the peripheral portion 10B is thin.
【0078】なお、高濃度ボロン拡散層は、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。The high-concentration boron diffusion layer can be formed by solid diffusion, coating diffusion, or a boron-doped epitaxial layer 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.
【0079】また、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型シリコン基板に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, P
Type silicon substrate with N type layer or N type silicon substrate with P type
It is also possible to use a method of forming a mold layer to stop the electrochemical etching.
【0080】さらに、上記製造工程の説明では、第1基
板に(110)面方位のシリコン基板を用いたが、(1
00)面方位のシリコン基板を用いることもできる。Further, in the above description of the manufacturing process, the silicon substrate having the (110) plane orientation is used as the first substrate.
A silicon substrate having a (00) plane orientation can also be used.
【0081】次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドを含む
ヘッド一体型インクカートリッジについて図14を参照
して説明する。このインクカートリッジ100は、ノズ
ル孔101等を有する上記各実施形態のいずれかのイン
クジェットヘッド101と、このインクジェットヘッド
101に対してインクを供給するインクタンク102と
を一体化したものである。Next, a head-integrated ink cartridge including a droplet discharge head 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.
【0082】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 leads to the cost reduction and reliability of the entire ink cartridge. Of the ink cartridge improves the yield and reliability of the ink cartridge,
The cost of the head-integrated ink cartridge can be reduced.
【0083】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
(ヘッド一体型のインクカートリッジを含む。)を搭載
したインクジェット記録装置の機構の一例について図1
5及び図16を参照して説明する。なお、図15は同記
録装置の斜視説明図、図16は同記録装置の機構部の側
面説明図である。Next, one example of the mechanism of the ink jet recording apparatus equipped with the ink jet head (including the ink cartridge of the head integrated type) according to the present invention is shown in FIG.
This will be described with reference to FIGS. 15 is a perspective explanatory view of the same recording apparatus, and FIG. 16 is a side view of a mechanical section of the same recording apparatus.
【0084】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.
【0085】印字機構部112は、図示しない左右の側
板に横架したガイド部材である主ガイドロッド121と
従ガイドロッド122とでキャリッジ123を主走査方
向(図16で紙面垂直方向)に摺動自在に保持し、この
キャリッジ123にはイエロー(Y)、シアン(C)、
マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を
吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェ
ットヘッドからなるヘッド124を複数のインク吐出口
を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方
向を下方に向けて装着している。またキャリッジ123
にはヘッド124に各色のインクを供給するための各イ
ンクカートリッジ125を交換可能に装着している。The printing mechanism section 112 slides the carriage 123 in the main scanning direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 16) by the main guide rod 121 and the sub guide rod 122 which are guide members 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.
【0086】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.
【0087】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 in the present embodiment, a single head having nozzles for ejecting ink droplets of the respective colors may be used.
【0088】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 paper carrying direction) and slidably fitted to the slave guide rod 122 on the front side (upstream side in the paper carrying 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.
【0089】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.
【0090】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 movement range of the carriage 123 in the main scanning direction, is provided. There is. A transport roller 141 and a spur 142 that are driven to rotate in order to send 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.
【0091】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.
【0092】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.
【0093】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 ejection failure occurs, the ejection 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.
【0094】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を搭
載しているので、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, since this ink jet recording apparatus is equipped with the ink jet head embodying the present invention, stable ink droplet ejection characteristics are obtained and 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.
【0095】次に、本発明に係る静電アクチュエータを
含むマイクロデバイスとしてのマイクロポンプについて
図17を参照して説明する。なお、同図は同マイクロポ
ンプの要部断面説明図である。このマイクロポンプは、
流路基板201と保護基板202とを重ねて接合した積
層構造となっており、流路基板201には流体が流れる
流路203を形成するとともに、流路203の一壁面を
形成する変形可能な可動板204(ヘッドの振動板に相
当する。)を設け、可動板204の保護基板202と接
合固定しない部分は可動部分205となっている。Next, a micropump as a microdevice including the electrostatic actuator 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 micro pump
The flow path substrate 201 and the protection substrate 202 are laminated and bonded to each other. The flow path substrate 201 is formed with a flow path 203 through which a fluid flows, and is also deformable to form one wall surface of the flow path 203. A movable plate 204 (corresponding to a vibrating plate of the head) is provided, and a portion of the movable plate 204 which is not bonded and fixed to the protective substrate 202 is a movable portion 205.
【0096】そして、可動部分205には絶縁膜206
を介して外面側に、インクジェットヘッドと同様に、複
数の電極207、207を所定の間隔を置いて設けてい
る。ここで、前述した液滴吐出ヘッドの実施形態と同様
にして、可動部分205の電極207、207の間隔を
可動部分205の面内で中央部付近を固定端近傍より狭
くしたり、或いは可動部分205自体の厚さを可動部分
205の面内で固定端近傍で薄く形成している。An insulating film 206 is formed on the movable portion 205.
A plurality of electrodes 207, 207 are provided at predetermined intervals on the outer surface side through the same as the inkjet head. Here, similarly to the above-described embodiment of the droplet discharge head, the distance between the electrodes 207, 207 of the movable portion 205 is made narrower in the plane of the movable portion 205 near the central portion than in the vicinity of the fixed end, or the movable portion 205. The thickness of 205 itself is thin in the plane of the movable portion 205 near the fixed end.
【0097】保護基板202はヘッドの第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2
02は平板板基板にスペーサ部209を設けることで凹
部208を形成している。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 2
In No. 02, the concave portion 208 is formed by providing the spacer portion 209 on the flat plate substrate.
【0098】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207a、207b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2
07ア、207b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2
03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。The operation principle of this micropump will be described. As described above, the electrode 2 is supplied by applying a pulse potential to every other electrode 207a, 207b every other electrode.
Since an electrostatic attraction force is generated between 07a and 207b, the movable portion 205 is deformed toward the flow path 203 side. Here, by sequentially driving the movable part 205 from the right side in the drawing, the flow path 2
The fluid in 03 flows in the direction of the arrow, and the fluid can be transported.
【0099】この場合、可動部分205と電極207と
で構成される静電アクチュエータは、前述した液滴吐出
ヘッドの場合と同様に、電極間隔或いは可動部分の厚み
を設定することで、安定した、効率的な駆動が可能にな
り、流体を安定して効率的に移送することができる。In this case, the electrostatic actuator composed of the movable portion 205 and the electrode 207 is stable by setting the electrode interval or the thickness of the movable portion, as in the case of the above-mentioned droplet discharge head. Efficient driving is possible, and the fluid can be stably and efficiently transferred.
【0100】なお、この例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 example, a plurality of movable parts are provided, but the number of movable parts may be one. Also, one or more valves, such as a check valve, may be provided between the moving parts to increase transport efficiency.
【0101】次に、本発明に係る静電アクチュエータを
含むマイクロデバイスの他の例として光学デバイスの実
施形態について図18を参照して説明する。なお、同図
は同デバイスの概略構成図である。この光学デバイス
は、変形可能なミラー301と保護基板302とを重ね
て接合しており、ミラー301の保護基板302と接合
固定しない部分は可動部分305となっている。Next, an embodiment of an optical device as another example of the microdevice including the electrostatic actuator 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.
【0102】そして、可動部分305には絶縁膜306
を介して外面側に、インクジェットヘッドと同様に、複
数の電極307、307を所定の間隔を置いて設けてい
る。ここで、前述した液滴吐出ヘッドの実施形態と同様
にして、可動部分305の電極307、307の間隔を
可動部分305の面内で中央部付近を固定端近傍より狭
くしたり、或いは可動部分305自体の厚さを可動部分
305の面内で固定端近傍で薄く形成している。The insulating film 306 is formed on the movable portion 305.
A plurality of electrodes 307 and 307 are provided at predetermined intervals on the outer surface side via the, like the inkjet head. Here, similarly to the above-described embodiment of the droplet discharge head, the interval between the electrodes 307, 307 of the movable portion 305 is made narrower in the plane of the movable portion 305 near the central portion than in the vicinity of the fixed end, or the movable portion 305. The thickness of 305 itself is thin in the plane of the movable portion 305 near the fixed end.
【0103】保護基板302はヘッドの第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3
02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。The protective substrate 302 has the same function as the second substrate 2 of the head, and has a recess 308 for disposing the electrode 307. Here, the protective substrate 3
In No. 02, the concave portion 308 is formed by providing the spacer portion 309 on the 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.
【0104】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30
7、307に対してパルス電位を与えることによって、
電極307、307間で静電吸引力が生じるので、可動
部分305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3
01を可動部分305を駆動した場合はその可動部分3
05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 30 provided on the movable portion 305 of the mirror 301.
By applying a pulse potential to 7, 307,
Since an electrostatic attraction force is generated between the electrodes 307 and 307, the movable portion 305 is deformed into a convex shape and becomes a convex mirror. Therefore, when the light from the light source 310 irradiates the mirror 301 through the lens 311, the light is reflected at the same angle as the incident angle when the mirror 301 is not driven, but the mirror 3
01 when the movable part 305 is driven, the movable part 3
Since 05 serves as a convex mirror, the reflected light becomes divergent light. Thereby, an optical modulation device can be realized.
【0105】この場合、可動部分305と電極307と
で構成される静電アクチュエータは、前述した液滴吐出
ヘッドの場合と同様に、電極間隔或いは可動部分の厚み
を設定することで、安定した、効率的な駆動が可能にな
り、安定した動作特性が得られる光変調デバイスを構成
できる。In this case, the electrostatic actuator composed of the movable portion 305 and the electrode 307 is stable by setting the electrode interval or the thickness of the movable portion, as in the case of the above-mentioned droplet discharge head. It is possible to configure an optical modulation device that can be driven efficiently and can obtain stable operation characteristics.
【0106】そこで、この光学デバイスを応用した例を
図19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、可動部分305を4×4のマトリクスに配列して
いる。Therefore, an example in which this optical device is applied will be described with reference to FIG. In this example, the above-mentioned optical devices are arranged two-dimensionally, and the movable portion 305 of each mirror is arranged.
Is driven independently. Here, the movable parts 305 are arranged in a 4 × 4 matrix.
【0107】したがって、前述した図18と同様に、光
源310からの光はレンズ311を介してミラー301
に照射され、ミラー301を駆動していないところに入
射した光は、投影用レンズ312へ入射する。一方、電
極307、307に電圧を印加してミラー301の可動
部分305を変形させているところは凸面ミラーとなる
ので光は発散し投影用レンズ312にほとんど入射しな
い。この投影用レンズ312に入射した光はスクリーン
(図示しない)などに投影され、スクリーンに画像を表
示することができる。Therefore, as in the case of FIG. 18, the light from the light source 310 passes through the lens 311 and the mirror 301.
The light that is applied to the area where the mirror 301 is not driven enters the projection lens 312. On the other hand, a portion where the movable portion 305 of the mirror 301 is deformed by applying a voltage to the electrodes 307 and 307 is a convex mirror, so that 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.
【0108】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、静電アクチュエータは、マイクロポンプ、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 embodiment, an example in which the inkjet head is used as the droplet discharge head has been described. However, as a droplet discharge head other than the inkjet head, for example, a droplet discharge for discharging a liquid resist as a 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. Further, the electrostatic actuator can be applied to a micro switch (micro relay), a multi-optical lens actuator (optical switch), a micro flow meter, a pressure sensor, etc., in addition to the micro pump and the light modulation device.
【0109】[0109]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る静電
アクチュエータによれば、可動部分に電気的に互いに絶
縁分離された導電性を有する構造体からなる複数の電極
を設けるとともに、可動部分の変形を促進する手段が講
じられているので、可動部分の変形効率が向上し、駆動
効率が高く、安定した動作特性が得られる。As described above, according to the electrostatic actuator of the present invention, the movable portion is provided with a plurality of electrodes made of a conductive structure that is electrically insulated and separated from each other. Since the means for accelerating the deformation is taken, the deformation efficiency of the movable part is improved, the driving efficiency is high, and stable operation characteristics are obtained.
【0110】本発明に係る静電アクチュエータは、可動
部分に電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構
造体からなる複数の電極を設けるとともに、この電極の
間隔は可動部分の中央部よりも可動部分の周辺部が狭く
なっているので、可動部分の変形効率が向上し、駆動効
率が高く、安定した動作特性が得られる。In the electrostatic actuator according to the present invention, the movable portion is provided with the plurality of electrodes made of the electrically conductive structure which are electrically insulated from each other, and the distance between the electrodes is larger than that in the central portion of the movable portion. Since the peripheral portion of the movable portion is narrowed, the deformation efficiency of the movable portion is improved, the driving efficiency is high, and stable operation characteristics are obtained.
【0111】これらの各本発明に係る静電アクチュエー
タにおいて、可動部分の厚さが可動部分の固定端部側で
最も薄いことで、可動部分の変位が容易になり変位効率
が向上する。また、可動部分は内部応力が引っ張り応力
であることで、座屈による変位のバラツキを抑制できて
特性が安定し、また、電極間距離の変動を抑えることが
できて安定した低電圧駆動化を図れる。この場合、可動
部分は1GPa以下の応力とすることで、可動部分の変
形が容易になる。さらに、電極は略平行に配置されてい
ることで、低電圧駆動で、再現性が良く大きな変位を得
ることができるIn each of these electrostatic actuators according to the present invention, since the thickness of the movable portion is thinnest on the fixed end side of the movable portion, the displacement of the movable portion is facilitated and the displacement efficiency is improved. In addition, since the internal stress of the movable part is tensile stress, variations in displacement due to buckling can be suppressed and characteristics can be stabilized, and fluctuations in the distance between the electrodes can be suppressed, and stable low voltage driving can be achieved. Can be achieved. In this case, the movable part is easily deformed by applying a stress of 1 GPa or less. Further, since the electrodes are arranged substantially parallel to each other, it is possible to obtain a large displacement with good reproducibility by driving at a low voltage.
【0112】本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、液
滴を吐出するノズルが連通する吐出室の少なくとも一方
の壁面を構成する可動部分となる振動板を有し、この振
動板を変形させるための本発明に係る静電アクチュエー
タを備えているので、安定した吐出特性が得られ、滴吐
出効率が高くなる。According to the droplet discharge head of the present invention, the droplet discharge head has a vibrating plate serving as a movable portion which constitutes at least one wall surface of the discharge chamber in which the nozzles for ejecting liquid droplets communicate, and the vibrating plate is deformed. Since the electrostatic actuator according to the present invention is provided, stable ejection characteristics can be obtained, and droplet ejection efficiency can be increased.
【0113】ここで、インクを供給するインクカートリ
ッジが一体に設けられている構成とすることで、安定し
た吐出特性が得られ、滴吐出効率が高いヘッド一体型イ
ンクカートリッジを構成することができる。Here, by adopting a constitution in which the ink cartridge for supplying the ink is integrally provided, a stable ejection characteristic can be obtained and a head-integrated ink cartridge having a high droplet ejection efficiency can be constructed.
【0114】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であるので、高画質記録を行う
ことができる。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, high image quality recording can be performed.
【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
図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】同ヘッドの電極形状及び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 shape and an 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
図FIG. 5 is an enlarged cross-sectional explanatory view of an essential part for explaining the operation of the head.
【図6】同第2実施形態に係るインクジェットヘッドの
振動板短手方向の要部拡大断面図FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of an essential part of the inkjet head according to the second embodiment in the lateral 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
振動板短手方向の要部拡大断面図FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of an essential part in the lateral direction of the diaphragm of the inkjet head according to the third embodiment.
【図8】同第2実施形態に係るヘッドの製造工程の一例
を説明する説明図FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an example of a manufacturing process of the head according to the second embodiment.
【図9】同ヘッドの電極配置パターンを説明する平面説
明図FIG. 9 is an explanatory plan view for explaining an electrode arrangement pattern of the head.
【図10】図8に続く工程を説明する説明図FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a step following FIG.
【図11】同第3実施形態に係るインクジェットヘッド
の製造工程の一例を説明する平面説明図FIG. 11 is an explanatory plan view illustrating an example of a manufacturing process of the inkjet head according to the third embodiment.
【図12】図11に続く工程を説明する説明図12 is an explanatory diagram illustrating a step following FIG. 11. FIG.
【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】本発明に係る液滴吐出ヘッドを含むヘッド一
体型インクカートリッジの説明に供する斜視説明図FIG. 14 is a perspective view for explaining a head-integrated ink cartridge including a droplet discharge head according to the present invention.
【図15】本発明に係るインクジェット記録装置の一例
を説明する斜視説明図FIG. 15 is a perspective explanatory view illustrating an example of an inkjet recording apparatus according to the present invention.
【図16】同記録装置の機構部の説明図FIG. 16 is an explanatory diagram of a mechanical section of the recording apparatus.
【図17】本発明に係る静電アクチュエータを含むマイ
クロポンプの一例を説明する説明図FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating an example of a micropump including an electrostatic actuator according to the present invention.
【図18】本発明に係る静電アクチュエータを含む光学
デバイスの一例を説明する説明図FIG. 18 is an explanatory diagram illustrating an example of an optical device including an electrostatic actuator according to the present invention.
【図19】同光学デバイスの応用例を説明する斜視説明
図FIG. 19 is a perspective explanatory view illustrating an application example of the optical device.
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、14a、14b…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, 14a, 14b ... Electrodes.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 Fターム(参考) 2C057 AF03 AF55 AF99 AG12 AG42 AG43 AG59 AG92 AG93 AP02 AP22 AP27 AP32 AP34 AP53 AP56 AP90 AQ02 AQ06 BA04 BA15 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Kaihei Isshiki 1-3-3 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Stocks Company Ricoh F-term (reference) 2C057 AF03 AF55 AF99 AG12 AG42 AG43 AG59 AG92 AG93 AP02 AP22 AP27 AP32 AP34 AP53 AP56 AP90 AQ02 AQ06 BA04 BA15
Claims (9)
タにおいて、前記可動部分に電気的に互いに絶縁分離さ
れた導電性を有する構造体からなる複数の電極を設ける
とともに、前記可動部分の変形を促進する手段が講じら
れていることを特徴とする静電アクチュエータ。1. An electrostatic actuator for deforming a movable part, wherein the movable part is provided with a plurality of electrodes made of a conductive structure that is electrically isolated from each other and promotes deformation of the movable part. An electrostatic actuator characterized in that means are provided.
タにおいて、前記可動部分に電気的に互いに絶縁分離さ
れた導電性を有する構造体からなる複数の電極を設ける
とともに、この電極の間隔は前記可動部分の中央部より
も可動部分の周辺部が狭くなっていることを特徴とする
静電アクチュエータ。2. An electrostatic actuator for deforming a movable portion, wherein the movable portion is provided with a plurality of electrodes made of a conductive structure that is electrically isolated from each other, and an interval between the electrodes is the movable portion. An electrostatic actuator characterized in that a peripheral portion of a movable portion is narrower than a central portion of.
ータにおいて、前記可動部分の厚さが可動部分の固定端
部側で最も薄いことを特徴とする静電アクチュエータ。3. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the thickness of the movable portion is thinnest on the fixed end side of the movable portion.
電アクチュエータにおいて、前記可動部分は内部応力が
引っ張り応力であることを特徴とする静電アクチュエー
タ。4. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the movable portion has a tensile stress as an internal stress.
おいて、前記可動部分は1GPa以下の応力であること
を特徴とする静電アクチュエータ。5. The electrostatic actuator according to claim 4, wherein the movable portion has a stress of 1 GPa or less.
電アクチュエータにおいて、前記電極は略平行に配置さ
れていることを特徴とする静電アクチュエータ。6. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the electrodes are arranged substantially parallel to each other.
の少なくとも一方の壁面を構成する可動部分となる振動
板を有し、この振動板を変形させることで前記液滴を吐
出させる液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板を変形さ
せるための前記請求項1ないし6のいずれかに記載の静
電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。7. A droplet which has a vibrating plate serving as a movable portion which constitutes at least one wall surface of an ejection chamber in which a nozzle for ejecting the droplet communicates, and which ejects the droplet by deforming the vibrating plate. A droplet discharge head comprising the electrostatic actuator according to any one of claims 1 to 6 for deforming the vibrating plate.
て、インクを供給するインクカートリッジが一体に設け
られていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。8. The droplet discharge head according to claim 7, wherein an ink cartridge for supplying ink is integrally provided.
ドを搭載するインクジェット記録装置において、前記イ
ンクジェットヘッドが前記請求項7又は8に記載の液滴
吐出ヘッドであることを特徴とするインクジェット記録
装置。9. An ink jet recording apparatus equipped with an ink jet head for ejecting ink droplets, wherein the ink jet head is the liquid droplet ejecting head according to claim 7 or 8.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002046009A JP2003250280A (en) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | Electrostatic actuator, droplet discharge head, and inkjet recording apparatus |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002046009A JP2003250280A (en) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | Electrostatic actuator, droplet discharge head, and inkjet recording apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=28659586
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003250280A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100696913B1 (en) | 2005-03-11 | 2007-03-20 | 삼성전기주식회사 | Ink jet head having an electrostatic actuator and method of the same |
-
2002
- 2002-02-22 JP JP2002046009A patent/JP2003250280A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100696913B1 (en) | 2005-03-11 | 2007-03-20 | 삼성전기주식회사 | Ink jet head having an electrostatic actuator and method of the same |
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