JP2003266690A - Liquid drop discharge head and electrostatic actuator - Google Patents

Liquid drop discharge head and electrostatic actuator

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JP2003266690A
JP2003266690A JP2002073921A JP2002073921A JP2003266690A JP 2003266690 A JP2003266690 A JP 2003266690A JP 2002073921 A JP2002073921 A JP 2002073921A JP 2002073921 A JP2002073921 A JP 2002073921A JP 2003266690 A JP2003266690 A JP 2003266690A
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JP
Japan
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movable plate
electrodes
substrate
electrode
ink
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Application number
JP2002073921A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasutarou Kobata
八州太郎 木幡
Kenichiro Hashimoto
憲一郎 橋本
Shuya Abe
修也 阿部
Takahiko Kuroda
隆彦 黒田
Junichi Azumi
純一 安住
Mitsugi Irinoda
貢 入野田
Kaihei Itsushiki
海平 一色
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a liquid drop discharge head with a high yield which has a high reliability and a high ink discharge efficiency and is capable of high image quality printing. <P>SOLUTION: An electrostatic attraction is generated between electrodes 4a and 4b of a movable plate 5 by impressing a voltage between the electrodes, and the movable plate 5 is deformed by a slight displacement of electrodes 4, whereby liquid drops 12 are discharged. Since the movable plate 5 is electrically isolated from the electrodes 4, the voltage impressed to the electrodes 4 is prevented from leaking towards the movable plate 5. The voltage can be efficiently impressed to the electrodes 4. Although a short circuit is brought about to result in operation failures in some cases when small dust is laid on the electrodes or minute water drops are generated at surfaces of the electrodes 4 by a humidity of the air because a void between the electrodes is considerably minute, a withstand voltage can be improved and the operation failures due to the short circuit between electrodes can be reduced by setting an insulating film 26. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、静電力を利用した
液滴吐出ヘッド、マイクロアクチュエータ、マイクロポ
ンプ、光変調デバイスに関し、例えば、インクジェット
記録装置、液体の微小流量の搬送、移送に用いるマイク
ロポンプ、プロジェクター等に応用可能なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a droplet discharge head, a microactuator, a micropump, and an optical modulation device using electrostatic force, and for example, an inkjet recording device, a micropump used for transporting and transferring a minute flow rate of liquid. It can be applied to a projector, etc.

【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としては、インク滴を吐出するノ
ズルと、このノズルが連通する吐出室(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 nozzle for ejecting an ink droplet and a nozzle for ejecting the ink droplet. The pressure generated by the pressure generating means is provided with a communicating discharge chamber (also called a pressurized liquid chamber, a pressure chamber, an ink flow path, etc.) and a pressure generating means for generating a pressure for pressurizing the ink in the discharge chamber. The ink is ejected from the nozzle by pressurizing the ink in the ejection chamber.

【0003】このような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可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
る可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。
In such a droplet ejection head, an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element is used as a pressure generating means to deform and displace a movable plate forming a wall surface of an ejection chamber to eject an ink droplet. Piezo type, bubble type (thermal type) that generates bubbles by ink film boiling using an electrothermal conversion element such as a heating resistor arranged in the discharge to discharge ink droplets, and discharge chamber There is an electrostatic type in which a movable plate forming a wall surface is deformed by electrostatic force to eject ink droplets.

【0004】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多くの出
願人から複数のタイプのものが提案されている。
In recent years, lead-free bubble type and electrostatic type have attracted attention due to environmental problems, and many of the applicants are lead-free and electrostatic type, which has little influence on the environment from the viewpoint of low power consumption. Several types have been proposed.

【0005】例えば特開平6−71882号公報に記載
の発明は、一対の電極対が微小な空隙を介して設けられ
ており、片方の電極が可動板として働き、可動板の対向
する電極と反対側にインクが充填されている形態であ
る。電極対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(可動板)が変形し、電圧を除去する
と可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である。
For example, in the invention described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-71882, a pair of electrodes is provided with a minute gap therebetween, and one electrode functions as a movable plate, which is opposite to the opposing electrode of the movable plate. The side is filled with ink. When a voltage is applied to the electrode pair, an electrostatic attractive force acts between the electrodes to deform the electrode (movable plate), and when the voltage is removed, the movable plate returns to its original state due to the elastic force, and the force is used to generate ink. Is discharged.

【0006】この構成では、インク滴体積/可動板変形
量は、対向する電極間の空隙幅、可動板面積(可動板短
辺幅、長辺幅)で主に、規定されるが、高画質/高速印
字のため、ノズルの高密度化が要求されていて、その場
合、可動板幅/面積を小さくする必要がある。一方、対
向する電極間に働く静電力は空隙幅の二乗に反比例する
ため、低電圧で可動板を撓ませるためには、空隙幅を小
さくする必要があり、その結果、画像を形成するための
十分なインク滴体積が得られないという問題が発生す
る。
In this structure, the volume of ink droplets / the amount of deformation of the movable plate is mainly defined by the gap width between the electrodes facing each other and the movable plate area (the short side width and the long side width of the movable plate). / High-speed printing requires high density nozzles, and in that case, it is necessary to reduce the movable plate width / area. On the other hand, since the electrostatic force acting between the opposing electrodes is inversely proportional to the square of the gap width, it is necessary to reduce the gap width in order to bend the movable plate at a low voltage, and as a result, it is necessary to form an image. There is a problem that a sufficient ink droplet volume cannot be obtained.

【0007】特開2000−15805号公報では、表
面に電極が形成された突起部を可動板上に多数配列し、
電極間に電圧を印加することにより可動板を変形させる
構成を提案している。この構成では電極間の幅を小さく
しても、可動板の変位を大きくすることが可能であり、
ノズルの高密度化をするためには好適である。
In Japanese Patent Laid-Open No. 2000-15805, a large number of protrusions having electrodes formed on the surface are arranged on a movable plate,
A structure is proposed in which the movable plate is deformed by applying a voltage between the electrodes. With this configuration, it is possible to increase the displacement of the movable plate even if the width between the electrodes is reduced,
This is suitable for increasing the density of the nozzles.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、薄い可動板上
に突起部/電極が複数形成されているこの構造では、可
動板/電極突起部が保護されていない場合、製造中に破
損する確率が高くなり歩留まりが低下する。また、電極
間の空隙が非常に狭いため、大気中の塵などが電極上/
空隙間に付着した場合、突起部/可動板の動きを拘束す
ることになり、インク吐出不良が発生し、また、電極間
が電気的に短絡して電極/可動板が破損する。
However, in this structure in which a plurality of protrusions / electrodes are formed on a thin movable plate, the probability that the movable plate / electrode protrusion will be damaged during manufacture if the movable plate / electrode protrusions are not protected. Higher and lower yield. In addition, the air gap between the electrodes is very narrow, so dust in the atmosphere will
If it adheres between the voids, the movement of the protrusion / movable plate will be restricted, ink ejection failure will occur, and the electrodes / movable plate will be damaged due to an electrical short circuit between the electrodes.

【0009】(発明の目的)本発明は、上述のごとき実
情に鑑みてなされたものであり、信頼性が高く、インク
吐出効率が高く、高画質印字が可能な液滴吐出ヘッドを
高い歩留まりで製造し、この液滴吐出ヘッド、この液滴
吐出ヘッドを一体化したインクカートリッジ、また、こ
の液滴吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置を
提供することを目的とする。
(Purpose of the Invention) The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and has a high yield of a droplet discharge head which has high reliability, high ink discharge efficiency, and high image quality printing. It is an object of the present invention to provide an ink jet recording apparatus which is manufactured and has this droplet discharge head, an ink cartridge in which the droplet discharge head is integrated, and the droplet discharge head.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、液滴
を吐出するノズルと、該ノズルが連通する加圧液室と、
該加圧液室の壁面の一部を構成する可動板と、該可動板
の面上に設けられた複数の電極とを備え、前記電極間に
働く静電力により前記可動板を変形させて前記ノズルか
ら液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、前記可動板
の前記電極が形成されている側の面に前記電極を保護す
る支持保護基板が接合されていることを特徴としたもの
である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a nozzle for ejecting a liquid droplet, and a pressurized liquid chamber communicating with the nozzle.
A movable plate that constitutes a part of the wall surface of the pressurized liquid chamber and a plurality of electrodes provided on the surface of the movable plate are provided, and the movable plate is deformed by an electrostatic force that acts between the electrodes. In a droplet discharge head that discharges droplets from a nozzle, a support protection substrate that protects the electrode is bonded to the surface of the movable plate on the side where the electrode is formed.

【0011】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、前記支持保護基板と可動板面上の電極の間には空間
が形成されていることを特徴としたものである。
According to a second aspect of the invention, in the first aspect of the invention, a space is formed between the support / protective substrate and the electrode on the movable plate surface.

【0012】請求項3の発明は、請求項1又は2の発明
において、前記空間は、前記支持保護基板側に段差を形
成してなることを特徴としたものである。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the space is formed by forming a step on the side of the support / protection substrate.

【0013】請求項4の発明は、請求項1又は2の発明
において、前記空間は、前記電極が形成されている側の
基板に段差を形成してなることを特徴としたものであ
る。
According to a fourth aspect of the invention, in the first or second aspect of the invention, the space is formed by forming a step on the substrate on the side where the electrodes are formed.

【0014】請求項5の発明は、請求項1乃至4のいず
れかの発明において、前記支持保護基板の接合部は、電
極引き出し部に形成されていることを特徴としたもので
ある。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the joint portion of the support / protective substrate is formed in the electrode lead portion.

【0015】請求項6の発明は、請求項5の発明におい
て、前記支持保護基板は絶縁性基板であることを特徴と
したものである。
According to a sixth aspect of the invention, in the fifth aspect of the invention, the supporting and protective substrate is an insulating substrate.

【0016】請求項7の発明は、請求項5の発明におい
て、前記電極引き出し部及び/又は支持保護基板の表面
には絶縁層が形成されていることを特徴としたものであ
る。
The invention of claim 7 is characterized in that, in the invention of claim 5, an insulating layer is formed on the surface of the electrode lead portion and / or the support / protection substrate.

【0017】請求項8の発明は、請求項1又は2の発明
において、前記空間は、前記支持保護基板と電極面間に
形成されたパターニングされたスペーサで形成されてい
ることを特徴としたものである。
The invention of claim 8 is characterized in that, in the invention of claim 1 or 2, the space is formed by a patterned spacer formed between the supporting and protecting substrate and an electrode surface. Is.

【0018】請求項9の発明は、請求項1乃至8のいず
れかの発明において、前記支持保護基板と可動板面との
接合部は、チップ外周を囲むように形成されていること
を特徴としたものである。
According to a ninth aspect of the present invention, in any one of the first to eighth aspects, the joint between the supporting and protecting substrate and the movable plate surface is formed so as to surround the outer periphery of the chip. It was done.

【0019】請求項10の発明は、請求項1乃至8のい
ずれかの発明において、前記支持保護基板の接合部は、
可動板配列を囲むように形成されていることを特徴とし
たものである。
According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the first to eighth aspects, the joint portion of the support / protection substrate is
It is characterized in that it is formed so as to surround the movable plate array.

【0020】請求項11の発明は、請求項1乃至8のい
ずれかの発明において、前記支持保護基板の接合部は、
ビットを囲むように形成されていることを特徴としたも
のである。
According to an eleventh aspect of the present invention, in any one of the first to eighth aspects of the present invention, the joint portion of the support / protective substrate is
It is characterized in that it is formed so as to surround the bit.

【0021】請求項12の発明は、インク滴を吐出する
インクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドにイ
ンクを供給するインクタンクを一体化したインクカート
リッジにおいて、前記インクジェットヘッドが請求項1
乃至13のいずれかに記載のインクジェットヘッドであ
ることを特徴としたものである。
According to a twelfth aspect of the present invention, in an ink cartridge in which an ink jet head for ejecting ink droplets and an ink tank for supplying ink to the ink jet head are integrated, the ink jet head is the first ink jet head.
The inkjet head according to any one of 1 to 13 above.

【0022】請求項13の発明は、インク滴を吐出する
インクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装
置において、前記インクジェットヘッドが、請求項1乃
至13のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドであることを
特徴としたものである。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in an ink jet recording apparatus equipped with an ink jet head for ejecting ink droplets, the ink jet head is the liquid droplet ejection head according to any one of the first to thirteenth aspects. It is what

【0023】請求項14の発明は、可動板の変形によっ
て液体を輸送するマイクロポンプであって、前記可動板
の少なくとも一方の面に少なくとも2つの電極を設け、
これら電極間に働く静電力によって前記可動板を変形さ
せることを特徴としたものである。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a micropump for transporting a liquid by deforming a movable plate, wherein at least two electrodes are provided on at least one surface of the movable plate,
It is characterized in that the movable plate is deformed by an electrostatic force acting between these electrodes.

【0024】請求項15の発明は、ミラーの変形によっ
て光の反射方向を変化させる光変調デバイスであって、
可動板の変形によって前記ミラーを変形させ、可動板の
少なくとも一方の面に少なくとも2つの電極を設け、前
記電極間に働く静電力によって前記可動板を変形させる
ことを特徴としたものである。
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided an optical modulation device which changes a reflection direction of light by deforming a mirror.
The mirror is deformed by deformation of the movable plate, at least two electrodes are provided on at least one surface of the movable plate, and the movable plate is deformed by electrostatic force acting between the electrodes.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施例に
おける液滴吐出ヘッドの分解斜視図で、一部断面図で示
してある。本実施例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例を示
すものである。図2は組み立てられた全体装置の断面図
を示すものであり、便宜上、2つの吐出室のみ示してあ
る。本実施例のインクジェットヘッドは、下記に詳記す
る構造を持つ3枚の基板1,2,3を重ねて接合した積
層構造となっている。
1 is an exploded perspective view of a droplet discharge head according to a first embodiment of the present invention, which is a partial cross-sectional view. This embodiment shows an example of a side shooter type in which ink droplets are ejected from nozzle holes provided on the surface of the substrate. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the assembled whole apparatus, and for convenience sake, only two discharge chambers are shown. The inkjet head of this embodiment has a laminated structure in which three substrates 1, 2 and 3 having a structure described in detail below are stacked and joined.

【0026】中間の第1の基板1は、シリコン基板であ
り、底壁を可動板5とする吐出室6と、各々の吐出室6
にインクを供給するための共通液室10を有する。可動
板5の下面には複数の電極4が形成されており、可動板
5と電極4、および、相隣り合う電極4aと電極4bは
電気的に分離されている。図2では、可動板5と電極4
の間には絶縁膜21が形成されている。図3は、基板1
を電極4側から見た場合の一つの可動板に対する電極4
の形状の一例を示すもので、相隣り合う電極4aと電極
4bは互いに異なる電位を印加されるようになってい
る。
The intermediate first substrate 1 is a silicon substrate, and a discharge chamber 6 whose bottom wall is a movable plate 5 and each discharge chamber 6
It has a common liquid chamber 10 for supplying ink. A plurality of electrodes 4 are formed on the lower surface of the movable plate 5, and the movable plate 5 and the electrodes 4, and the adjacent electrodes 4a and 4b are electrically separated. In FIG. 2, the movable plate 5 and the electrode 4 are
An insulating film 21 is formed between them. FIG. 3 shows the substrate 1
Electrode 4 for one movable plate when viewed from the electrode 4 side
This is an example of the shape of the above, and different potentials are applied to the adjacent electrodes 4a and 4b.

【0027】第1の基板1の下面に接合される第2の基
板2は、インクジェットヘッド製造中、また、例えば、
インクジェットプリンタ等に実装時に電極4及び可動板
5の破損を防止したり、基板1の強度を補強するための
支持保護基板である。吐出室6が形成されている基板1
はインクの吐出効率の点から、100μm以下に形成す
ることが好ましく、基板1のみでは非常に破損しやすい
が、一定の強度を持つ支持保護基板2を接合すること
で、製造中のハンドリングが容易になる。また、可動
板、電極もサブミクロンオーダで形成する場合があるた
め、同様に破損しやすく、電極が形成されている面に、
支持保護基板2を接合することで、電極面が作業面に直
接接触するのを防止している。
The second substrate 2 bonded to the lower surface of the first substrate 1 is used during the manufacture of the inkjet head, and, for example,
This is a support / protection substrate for preventing the electrode 4 and the movable plate 5 from being damaged when mounted on an inkjet printer or the like, and for reinforcing the strength of the substrate 1. Substrate 1 in which discharge chamber 6 is formed
Is preferably 100 μm or less from the viewpoint of ink ejection efficiency, and is very easily damaged by the substrate 1 alone, but by bonding the supporting / protecting substrate 2 having a certain strength, handling during manufacturing is easy. become. In addition, since the movable plate and the electrodes are sometimes formed on the order of submicron, they are also easily damaged, and the surface on which the electrodes are
By joining the support / protection substrate 2, the electrode surface is prevented from coming into direct contact with the work surface.

【0028】さらに、電極4a、4b間の空隙は1μm
以下で非常に狭いため、大気のダストが空隙内に侵入す
ると、電極間で変位が阻害される。電極部と支持保護基
板に囲まれた部分を別部材でシーリングすることによ
り、電極部のダストを抑制することができる。支持保護
基板2の材料としては、ガラス、金属、シリコン、樹
脂、セラミックスなどからなる基板などを使用し、該支
持保護基板2には各電極/可動板に対応する位置に凹部
7を形成している。この凹部7は基板1と基板2を接合
する際、基板2が基板1上の電極4に触れて、電極4が
破損するのを防止するために形成されている。
Further, the gap between the electrodes 4a and 4b is 1 μm.
Since it is very narrow below, the displacement between the electrodes is obstructed when atmospheric dust enters the void. By sealing the part surrounded by the electrode part and the support / protective substrate with a separate member, dust in the electrode part can be suppressed. As the material of the support / protection substrate 2, a substrate made of glass, metal, silicon, resin, ceramics, or the like is used. The support / protection substrate 2 is provided with recesses 7 at positions corresponding to the respective electrodes / movable plates. There is. The recess 7 is formed in order to prevent the electrode 4 from being damaged by the substrate 2 coming into contact with the electrode 4 on the substrate 1 when the substrate 1 and the substrate 2 are bonded together.

【0029】第1の基板1の上面に接合される第3の基
板3には、厚さ50ミクロンのニッケル基板を用い、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8、共通液室10と吐出室6を連通させる流体抵抗
となる溝9を設け、また共通液室10と連通するように
インク供給口11を設ける。
As the third substrate 3 bonded to the upper surface of the first substrate 1, a nickel substrate having a thickness of 50 μm is used, and the surface of the substrate 3 is provided with nozzle holes 8 so as to communicate with the discharge chamber 6. A groove 9 serving as a fluid resistance that connects the common liquid chamber 10 and the ejection chamber 6 is provided, and an ink supply port 11 is provided so as to communicate with the common liquid chamber 10.

【0030】次に、上述のように構成された液滴吐出ヘ
ッドの動作を説明する。電極4aに発振回路により0V
から40Vのパルス電位を印加し、電極4aの表面がプ
ラスに帯電すると、パルス電位を印加していない電極4
bとの間に静電気の吸引作用が働き可動板5が上方へた
わむ。その結果、吐出室6内の圧力が急激に上昇し、ノ
ズル孔8よりインク液滴12を記録紙13に向けて吐出
する。次に、電極4aの電位が0Vに戻ると、電極4b
との間に電位差はなくなり、可動板5は復元する。可動
板5が復元することにより、インクが共通液室10より
流体抵抗路9を通じて吐出室6内に補給される。
Next, the operation of the droplet discharge head configured as described above will be described. 0V to the electrode 4a by the oscillation circuit
When a pulse potential of 40 V is applied to the electrode 4a and the surface of the electrode 4a is positively charged, the electrode 4 not applied with the pulse potential
The movable plate 5 bends upward due to the electrostatic attraction between it and b. As a result, the pressure in the ejection chamber 6 rapidly rises, and the ink droplets 12 are ejected from the nozzle holes 8 toward the recording paper 13. Next, when the potential of the electrode 4a returns to 0V, the electrode 4b
And the potential difference disappears, and the movable plate 5 is restored. When the movable plate 5 is restored, ink is replenished from the common liquid chamber 10 into the ejection chamber 6 through the fluid resistance path 9.

【0031】本発明の液滴吐出ヘッドでは、可動板5の
電極4が形成され電極4aと電極4b間に電圧を印加す
ることによって電極4aと電極4bとの間に静電引力が
発生し、電極4のわずかな変位により可動板5の大きな
変位を得ることができる。可動板5と電極4は電気的に
分離しているので電極4に印加した電圧が可動板5側に
リークすることもなく、効率良く電極4に電圧を印加で
きる。ここでは、可動板5と電極4を電気的に分離する
一例として可動板5と電極4の間に絶縁膜21を形成し
てある。
In the droplet discharge head of the present invention, the electrode 4 of the movable plate 5 is formed, and by applying a voltage between the electrodes 4a and 4b, an electrostatic attractive force is generated between the electrodes 4a and 4b. A large displacement of the movable plate 5 can be obtained by a slight displacement of the electrode 4. Since the movable plate 5 and the electrode 4 are electrically separated, the voltage applied to the electrode 4 does not leak to the movable plate 5 side, and the voltage can be efficiently applied to the electrode 4. Here, the insulating film 21 is formed between the movable plate 5 and the electrode 4 as an example of electrically separating the movable plate 5 and the electrode 4.

【0032】また、図4に示すように電極4の表面に絶
縁膜26を設けることもできる。前述のように、電極間
の空隙は非常に微小なため、小さなダストが電極上に載
ったり、空気の湿度によって電極4の表面に微小な水滴
が発生した場合、ショートの原因となり、動作不良を起
こす。また、電圧を印加した時の電極間の放電により動
作不良を起こす場合もある。絶縁膜26を設けることに
よって、耐電圧を向上することができ、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る。
An insulating film 26 may be provided on the surface of the electrode 4 as shown in FIG. As described above, the gaps between the electrodes are very small, so if small dusts are placed on the electrodes or minute water droplets are generated on the surface of the electrode 4 due to the humidity of the air, it may cause a short circuit and malfunction. Wake up. In addition, a discharge may occur between the electrodes when a voltage is applied, which may cause a malfunction. By providing the insulating film 26, the withstand voltage can be improved and the malfunction due to the short circuit between the electrodes can be reduced.

【0033】(実施例1)図5は、本発明の一実施例を
説明するための要部構成図で、本実施例では、電極4と
同一の材料でスペーサ25が設けられている。このスペ
ーサ25は電極4と同時に形成されるものであり、可動
板領域以外の電極材料を除去しないだけで形成可能であ
る。このスペーサ25により基板1を基板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4を保護す
る役割を果たし、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4の破損による不良を低減できる。
基板1と基板2の接合において、基板2が電極4に接触
するのを防止するため、基板2には電極/可動板に対応
して、凹部7が形成されている。この凹部7は、図6に
7′にて示すように、基板2を貫通するように形成され
ていても良い。
(Embodiment 1) FIG. 5 is a main part configuration diagram for explaining one embodiment of the present invention. In this embodiment, a spacer 25 is provided with the same material as the electrode 4. The spacer 25 is formed simultaneously with the electrode 4, and can be formed without removing the electrode material other than the movable plate region. The spacer 25 plays a role of protecting the electrode 4 which is a minute structure in a process before the substrate 1 is bonded to the substrate 2, and reduces defects due to wafer transfer in the manufacturing process and damage of the electrode 4 during the process. it can.
In the joining of the substrate 1 and the substrate 2, in order to prevent the substrate 2 from coming into contact with the electrode 4, the substrate 2 is provided with a recess 7 corresponding to the electrode / movable plate. The recess 7 may be formed so as to penetrate the substrate 2 as shown by 7'in FIG.

【0034】(実施例2)図7〜図9は、図6に示した
構成の液滴吐出ヘッドの製造工程を説明するための図
で、本実施例では、電極4は成膜したポリシリコン(多
結晶シリコン)で形成されている。
(Embodiment 2) FIGS. 7 to 9 are views for explaining a manufacturing process of the droplet discharge head having the structure shown in FIG. 6, and in this embodiment, the electrode 4 is formed of a polysilicon film. (Polycrystalline silicon).

【0035】(A):(110)を面方位とする厚さ4
00μmのシリコン基板14をベース基板とし、酸化膜
15を介して(100)面方位のシリコンの厚さ1μm
の活性層16からなるSOI(Silicon on
Insulator)ウェハ17を用意する。 (B):900℃/5分のウェット酸化により熱酸化膜
18を50nm形成する。ここで、酸化膜の成膜方法と
してはプラズマCVD、スパッタ、HTO、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。また、シリコン酸化膜のほか
にも、LPCVD等で成膜したシリコン窒化膜も適用す
ることができる。熱酸化膜同様絶縁耐圧が高く、引っ張
り性の膜応力を有しているため、可動板の座屈も発生し
ない。
(A): Thickness 4 with (110) as the plane orientation
The silicon substrate 14 having a thickness of 00 μm is used as the base substrate, and the thickness of the silicon having the (100) plane orientation is 1 μm with the oxide film 15 interposed therebetween.
SOI (Silicon on) including the active layer 16 of
An Insulator wafer 17 is prepared. (B): A thermal oxide film 18 having a thickness of 50 nm is formed by wet oxidation at 900 ° C. for 5 minutes. Here, as a method for forming the oxide film, there are plasma CVD, sputtering, HTO, TEOS and the like, but a thermal oxide film is preferable in terms of withstand voltage, defects, residual charges, durability and the like. In addition to the silicon oxide film, a silicon nitride film formed by LPCVD or the like can be applied. As with the thermal oxide film, it has high withstand voltage and tensile film stress, so that buckling of the movable plate does not occur.

【0036】(C):表面にポリシリコンを5μm成膜
し、上面のポリシリコン層をエッチング除去する。さら
に、下面のポリシリコン層19の表面をCMPで研磨す
る。 (D):フォトリソによりポリシリコン層19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
リコンを間隔1μm、0.5μmの線幅でエッチング
し、電極4を形成する。このとき、酸化膜18がエッチ
ングストップ層をなす。電極4の形状は例えば櫛の歯形
状となっている。
(C): A 5 μm thick polysilicon film is formed on the surface, and the upper polysilicon layer is removed by etching. Further, the surface of the lower polysilicon layer 19 is polished by CMP. (D): A resist pattern is formed on the polysilicon layer 19 by photolithography, and the polysilicon is etched by dry etching with a line width of 1 μm and 0.5 μm to form the electrode 4. At this time, the oxide film 18 forms an etching stop layer. The shape of the electrode 4 is, for example, a comb tooth shape.

【0037】(E):あらかじめ凹部7、および表面に
熱酸化膜が形成されている支持保護基板であるシリコン
基板2上にBSG膜を0.1μmの厚さで成膜し、電極
4が形成されたシリコン基板14を常温でプリボンディ
ングした後、1000℃/2時間加熱処理をして接合さ
せる。 (F):ポリッシング、グラインディング等の研磨方法
で基板14を厚さ100μmまで研磨する。 (G):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20を形成する。シリコン窒
化膜20上に吐出室6や共通液室10などの形状のレジ
ストパターンを得る。次に、レジストの開口部のシリコ
ン窒化膜20をドライエッチングによりエッチング除去
し、続いて、レジストを除去して、シリコン窒化膜のマ
スクパターンを得る。
(E): A BSG film is formed to a thickness of 0.1 μm on the silicon substrate 2 which is a supporting and protective substrate having a concave portion 7 and a thermal oxide film formed on the surface in advance, and the electrode 4 is formed. After pre-bonding the thus-formed silicon substrate 14 at room temperature, it is heated at 1000 ° C. for 2 hours to be bonded. (F): The substrate 14 is polished to a thickness of 100 μm by a polishing method such as polishing or grinding. (G): A silicon nitride film 20 serving as a mask for potassium hydroxide etching is formed by LP-CVD. A resist pattern having a shape such as the discharge chamber 6 or the common liquid chamber 10 is obtained on the silicon nitride film 20. Next, the silicon nitride film 20 in the opening of the resist is removed by etching by dry etching, and then the resist is removed to obtain a mask pattern of the silicon nitride film.

【0038】(H):80℃の25wt%の水酸化カリ
ウム水溶液でシリコン窒化膜20およびシリコン基板1
4の開口部をエッチングする。エッチングが酸化膜15
に達すると酸化膜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)14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。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。 (I):その後、シリコン窒化膜20は熱リン酸、フッ
酸などによって、熱酸化膜18および酸化膜15の露出
している部分はフッ酸などによって除去する。
(H): The silicon nitride film 20 and the silicon substrate 1 were formed with a 25 wt% potassium hydroxide aqueous solution at 80 ° C.
Etch 4 openings. Etching is oxide film 15
When the temperature reaches, the oxide film is hardly etched and the etching stops. In this embodiment, since the (110) plane silicon wafer is used as the base substrate (silicon substrate) 14, the (111) plane vertical wall is formed by anisotropic etching with potassium hydroxide. (110)
Since the vertical wall is obtained by using the surface wafer, the discharge chambers can be arranged in 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. (I): After that, the silicon nitride film 20 is removed by hot phosphoric acid, hydrofluoric acid or the like, and the exposed portions of the thermal oxide film 18 and the oxide film 15 are removed by hydrofluoric acid or the like.

【0039】(実施例3)図10は、本発明の他の実施
例を説明するための図で、本実施例は、実施例1の改良
版であり、スペーサ25の厚さを電極4の厚さよりも大
きくして、電極4と支持保護基板2の間の凹部7を形成
したものである。このような構造とすることによって、
基板1の下の支持保護基板2に凹部を形成しなくても良
いという利点があり、実施例1よりもさらに電極4がス
ペーサ25によって保護基板に接触して破損する確率を
少なくするので、電極破損による不良を低減することが
できる。支持保護基板2にアライメントパターンを形成
せずに接合することも可能である。
(Embodiment 3) FIG. 10 is a view for explaining another embodiment of the present invention. This embodiment is an improved version of Embodiment 1, in which the thickness of the spacer 25 is different from that of the electrode 4. The recess 7 between the electrode 4 and the support / protection substrate 2 is formed to be larger than the thickness. With this structure,
There is an advantage that the concave portion may not be formed in the supporting and protecting substrate 2 below the substrate 1, and the probability that the electrode 4 comes into contact with the protecting substrate by the spacer 25 and is damaged as compared with the first embodiment is reduced. It is possible to reduce defects due to breakage. It is also possible to join the supporting and protective substrate 2 without forming an alignment pattern.

【0040】(実施例4)図11〜図13は、図10に
示した構成の液滴吐出ヘッド製造工程を説明するための
図で、本実施例では、電極4は単結晶シリコンで形成さ
れている。本実施例のインクジェットヘッドにおける可
動板5は、高濃度p型不純物層であって、高濃度p型不
純物層は所望の可動板厚と同じだけの厚さ、ここでは1
μmを有している。
(Embodiment 4) FIGS. 11 to 13 are views for explaining a process of manufacturing a droplet discharge head having the structure shown in FIG. 10. In this embodiment, the electrode 4 is made of single crystal silicon. ing. The movable plate 5 in the ink jet head of this embodiment is a high-concentration p-type impurity layer, and the high-concentration p-type impurity layer has a thickness equal to a desired movable plate thickness, in this case 1
μm.

【0041】(A):(110)を面方位とする厚さ4
00μmのシリコン基板21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22を形成する。ここ
では、深さ1μmの高濃度ボロン拡散層を形成した。高
濃度ボロン拡散層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。そのために高濃度ボロン拡散層22をポリ
ッシュして平滑な面を形成しておく。 (B):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熱酸化膜23を50nm形
成する。ここで、酸化膜の成膜方法としてはプラズマC
VD、スパッタ、HTO、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。
(A): Thickness 4 with the plane orientation of (110)
Boron is diffused in a silicon substrate 21 of 00 μm by an ion implantation method to form a high concentration boron diffusion layer 22. Here, a high-concentration boron diffusion layer having a depth of 1 μm was formed. A compound layer of silicon and boron is formed on the surface of the high-concentration boron diffusion layer. This layer can be removed by thermal oxidation of the compound layer 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 high-concentration boron diffusion layer 22 is polished to form a smooth surface. (B): 900 ° C. after removing the compound layer and polishing
A thermal oxide film 23 having a thickness of 50 nm is formed by wet oxidation for / 5 minutes. Here, plasma C is used as a method for forming the oxide film.
Although there are VD, sputter, HTO, TEOS, etc., a thermal oxide film is preferable in terms of withstand voltage, defects, residual charge, durability and the like.

【0042】(C):別のシリコン基板24を用意し、
該シリコン基板24を高濃度ボロン拡散層22側に直接
接合する。ここでは(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。 (D):シリコン基板24を厚さ20μmまでCMP研
磨する。続いて、電極/可動板が形成される部分に凹部
7を形成する。
(C): Prepare another silicon substrate 24,
The silicon substrate 24 is directly bonded to the high-concentration boron diffusion layer 22 side. Here, a silicon wafer having a (100) plane orientation was used. 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. (D): CMP polishing the silicon substrate 24 to a thickness of 20 μm. Subsequently, the recess 7 is formed in the portion where the electrode / movable plate is formed.

【0043】(E):フォトリソにより研磨したシリコ
ン基板24の凹部7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24を間隔0.5μ
m、幅0.5μmの線幅でエッチングし、電極4および
開放口の一部となる別の凹部57を形成する。電極4の
形状は、例えば、櫛の歯形状となっている。エッチング
は熱酸化膜23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I
CPが有効である。
(E): A resist pattern is formed in the concave portion 7 of the silicon substrate 24 polished by photolithography, and the silicon substrate 24 is spaced by 0.5 μm by dry etching.
By etching with a line width of m and a width of 0.5 μm, another concave portion 57 which becomes a part of the electrode 4 and the opening is formed. The shape of the electrode 4 is, for example, a comb tooth shape. In the etching, the thermal oxide film 23 serves as a stop layer. Since it is necessary to finely etch very deep grooves, dry etching is
CP is effective.

【0044】図14は、電極形成後の平面図での本実施
例のチップ形状を示したもので、実線54で縁取りされ
ている部分は支持保護基板と接合される面を示し、波線
55で示される部分は、可動板上の電極に対応する部分
で、凹部7と対応しており、シリコン基板24の厚さが
薄くなっている。
FIG. 14 shows the chip shape of this embodiment in a plan view after the electrodes are formed. The portion bordered by the solid line 54 shows the surface to be joined to the supporting and protective substrate, and the wavy line 55 shows. The part shown corresponds to the electrode on the movable plate, corresponds to the recess 7, and the thickness of the silicon substrate 24 is thin.

【0045】さらに、電極間のスリットを形成する際、
および各ビットを連結してシリコン基板21,24を貫
通して形成される開放口60(後述)に接続し、各ビッ
トの凹部を大気に開放するための連結路58も同時に形
成されている。また電極に電圧を印加するための電極取
出し部59も同時に形成されている。
Furthermore, when forming the slits between the electrodes,
Also, a connection path 58 for connecting each bit and connecting to an opening 60 (described later) formed through the silicon substrates 21 and 24 to open the recess of each bit to the atmosphere is also formed. An electrode lead-out portion 59 for applying a voltage to the electrodes is also formed at the same time.

【0046】(F):表面に熱酸化膜が形成されている
パターン無しシリコン基板2と電極4を形成したシリコ
ン基板24を減圧下でプリボンドした後、再び1000
℃/2時間の加熱処理をして接合する。 (G):ポリッシング、グラインディング等の研磨方法
でシリコン基板21を厚さ100μmまで研磨する。続
いて、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20を形成する。続いてシリコ
ン窒化膜20上に吐出室6や共通液室10、開放口6
0、電極取出し口61などの形状のレジストパターンを
得る。次に、レジストの開口部のシリコン窒化膜20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
してシリコン窒化膜パターンを得る。
(F): The unpatterned silicon substrate 2 having the thermal oxide film formed on its surface and the silicon substrate 24 having the electrodes 4 formed thereon are prebonded under reduced pressure, and then 1000 again.
Bonding is performed by heat treatment at ° C / 2 hours. (G): The silicon substrate 21 is polished to a thickness of 100 μm by a polishing method such as polishing or grinding. Then, a silicon nitride film 20 serving as a mask for potassium hydroxide etching is formed by LP-CVD. Then, the discharge chamber 6, the common liquid chamber 10 and the opening 6 are formed on the silicon nitride film 20.
A resist pattern having a shape of 0, the electrode extraction opening 61, etc. is obtained. Next, the silicon nitride film 20 in the opening of the resist is removed by etching by dry etching, and the resist is removed to obtain a silicon nitride film pattern.

【0047】この実施例の構成では、電極取出し部59
を支持保護基板2に接合している。そのため、吐出室側
からの電極の取出しが可能であり、吐出室や共通液室を
形成する際に同時に電極引き出し口を形成することがで
きる。ただし、支持保護基板2を介してのビット間の電
気的クロストークを防止する目的で、基板2としてはガ
ラスやセラミックなどの基板自体が絶縁性を有している
基板を用いることが好ましい。本実施例のように導電性
のシリコン基板を用いる場合は、酸化膜や窒化膜などの
絶縁性膜を厚くつけて、支持基板と電極取出し部の容量
を小さくする必要がある。容量を小さくするということ
では、電極側の接合表面に絶縁膜を形成することでも達
成できる。
In the configuration of this embodiment, the electrode lead-out portion 59
Are bonded to the support / protection substrate 2. Therefore, the electrode can be taken out from the discharge chamber side, and the electrode lead-out port can be formed at the same time when the discharge chamber and the common liquid chamber are formed. However, for the purpose of preventing electrical crosstalk between bits via the support / protection substrate 2, it is preferable to use, as the substrate 2, a substrate such as glass or ceramic which itself has an insulating property. When a conductive silicon substrate is used as in this embodiment, it is necessary to thicken an insulating film such as an oxide film or a nitride film to reduce the capacitance of the support substrate and the electrode extraction portion. Reducing the capacitance can also be achieved by forming an insulating film on the bonding surface on the electrode side.

【0048】(H):80℃の25wt%の水酸化カリ
ウム水溶液でシリコン窒化膜20および熱酸化膜23の
開口部を高濃度ボロン拡散層22に達する直前(残り1
0μm程度)まで、エッチングを行う。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22に達するとエッチングは自発的
に停止する。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。
(H): Immediately before reaching the high-concentration boron diffusion layer 22 through the openings of the silicon nitride film 20 and the thermal oxide film 23 with a 25 wt% potassium hydroxide aqueous solution at 80 ° C. (remaining 1
Etching is performed up to about 0 μm. Next, the etching solution was changed to a 30 wt% potassium hydroxide aqueous solution at 80 ° C. in which IPA was supersaturated, and etching was continued,
When reaching the high-concentration boron diffusion layer 22, etching spontaneously stops. A 25 wt% aqueous solution of potassium hydroxide has a high etching rate 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 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.

【0049】(I):その後、シリコン窒化膜20を熱
リン酸、フッ酸などによって、熱酸化膜23をフッ酸な
どで除去する。 (J):減圧状態になっている凹部7を開放口60を介
して大気圧に開放し、また、外部電源と電極引き出し部
59を電極取出し口61を介して接続するため、吐出室
や共通液室部分を石英マスク62で保護した後、可動板
層であるシリコン薄膜や酸化膜部をドライエッチングで
除去する。
(I): Thereafter, the silicon nitride film 20 is removed with hot phosphoric acid, hydrofluoric acid or the like, and the thermal oxide film 23 is removed with hydrofluoric acid or the like. (J): The depression 7 in a depressurized state is opened to the atmospheric pressure through the opening 60, and the external power source and the electrode lead-out portion 59 are connected through the electrode take-out opening 61. After protecting the liquid chamber portion with the quartz mask 62, the silicon thin film and the oxide film portion which are the movable plate layers are removed by dry etching.

【0050】図15に、図14の電極平面模式図に対応
したドライエッチング後の吐出室側からの上面模式図を
示す。電極4は単結晶シリコンを用いており、ウェハ貼
り合わせ後の研磨により電極4の厚さを決めることがで
きるので、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
可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基板24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
基板24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。
FIG. 15 shows a schematic top view from the discharge chamber side after dry etching corresponding to the electrode schematic plan view of FIG. Since the electrode 4 is made of single crystal silicon and the thickness of the electrode 4 can be determined by polishing after bonding the wafers, a thick electrode that cannot be formed by film formation can be formed. If the electrodes are thick (high in height), the movable plate can be deformed with a small force and can be driven at a low voltage. It is also possible to integrate the drive circuit of the droplet discharge head by utilizing the region of the bonded silicon substrate 24 which is not used as an electrode. Since the silicon substrate 24 itself is used for forming a semiconductor element, it is suitable for forming a drive circuit.

【0051】本実施例では電極部がウェットエッチング
にさらされることがないため、電極間の空隙に異物が入
る確率が小さくなる。また薄い可動板も両面がエッチン
グ液に晒されることが無いため、ウェットプロセス中に
破損する確率が低くすることができる。
In this embodiment, since the electrode portion is not exposed to wet etching, the probability that foreign matter will enter the gap between the electrodes is reduced. Further, since the thin movable plate is not exposed to the etching solution on both sides, the probability of damage during the wet process can be reduced.

【0052】また、実施例4では連通路は電極部材側に
形成していたが、実施例1,2のように支持保護基板側
に凹部を形成する場合は、支持保護基板側に形成しても
良い。また、電極取出し口61や開放口57は、電極や
吐出室が形成されている基板に作製したが、図16に示
すように、支持保護基板2側に形成することもできる。
Further, in the fourth embodiment, the communication passage is formed on the electrode member side. However, when the concave portion is formed on the supporting and protecting substrate side as in the first and second embodiments, it is formed on the supporting and protecting substrate side. Is also good. Further, although the electrode outlet 61 and the opening 57 are formed on the substrate on which the electrodes and the discharge chamber are formed, they may be formed on the side of the support / protection substrate 2 as shown in FIG.

【0053】(実施例5)図17は、本発明の他の実施
例を説明するための要部断面構成図で、実施例1〜4で
は電極と支持保護基板の間に形成する空間を、電極部
材、また支持保護基板に凹部を形成しているのに対し
て、この実施例では、どちらの部材に凹部を形成するこ
と無く、パターニング可能な部材を間に挟む構成にする
ことで、プロセスを簡略化している。例えば、ドライフ
ィルムレジストや感光性の樹脂をスペーサ部材66に用
いた場合、通常はパターニングとエッチングのプロセス
が必要であるが、フォトリソグラフィのみで形成するこ
とができる。有機材料をスペーサに用いた場合、実施例
2,4のようにエッチングマスクとしてシリコン窒化膜
を成膜することができないが、レジストをマスクとして
ICPなどのドライエッチングで形成することができ
る。もちろん、電極部材、もしくは支持保護基板上に形
成した膜をパターニング→エッチングしてスペーサとし
ても構わない。
(Embodiment 5) FIG. 17 is a cross-sectional view of a main part for explaining another embodiment of the present invention. In Embodiments 1 to 4, a space formed between an electrode and a support / protective substrate is In contrast to the case where the electrode member and the support / protective substrate are provided with the concave portions, in this embodiment, the patternable members are sandwiched between the members without forming the concave portions. Is simplified. For example, when a dry film resist or a photosensitive resin is used for the spacer member 66, patterning and etching processes are usually required, but it can be formed only by photolithography. When an organic material is used for the spacer, the silicon nitride film cannot be formed as an etching mask as in Examples 2 and 4, but can be formed by dry etching such as ICP using a resist as a mask. Of course, the spacer may be formed by patterning and then etching the electrode member or the film formed on the supporting and protecting substrate.

【0054】(実施例6)図18は、本発明の他の実施
例を説明するための図で、図18(A)は、チップ外周
71に、(B)は可動板配列外周72に、(C)はビッ
ト75毎に支持保護部材と電極/振動板部材の接合部7
3を形成した場合を、投影した電極/可動板位置ととも
に示したものである。図18(A)や(B)に示すよう
に、チップ外周71や可動板配列外周72に接合部を設
けた場合、例えば、実施例1,2のように、支持保護部
材に凹部74を形成するとき、アライメント精度をあま
り必要としないため、プロセスコストを抑えることがで
きる。また、支持保護基板にシリコン基板のような導電
性基板を用いた場合でも、電極/可動板部材との既成容
量を小さくすることができる。ノズルプレートにニッケ
ルプレートなど金属やセラミックスを用いる場合、電極
/吐出室部材や支持保護基板に用いることができるシリ
コン基板とは熱膨張率が大きく異なるため接合強度が要
求されるが、図18(C)のように、ビット75毎に接
合部73を設ける場合には接合強度を高めることができ
る。
(Embodiment 6) FIGS. 18A and 18B are views for explaining another embodiment of the present invention. FIG. 18A shows a chip outer circumference 71, FIG. 18B shows a movable plate array outer circumference 72, and FIG. (C) is a joint 7 between the support / protection member and the electrode / vibration plate member for each bit 75
3 shows the case where 3 is formed together with the projected electrode / movable plate position. As shown in FIGS. 18A and 18B, when a bonding portion is provided on the chip outer periphery 71 or the movable plate array outer periphery 72, a recess 74 is formed in the support protection member as in the first and second embodiments, for example. In this case, the process cost can be suppressed because alignment accuracy is not required so much. Further, even when a conductive substrate such as a silicon substrate is used as the support / protection substrate, the ready-made capacitance with the electrode / movable plate member can be reduced. When a metal or ceramics such as a nickel plate is used for the nozzle plate, the coefficient of thermal expansion is greatly different from that of a silicon substrate that can be used for the electrode / discharge chamber member and the support / protection substrate, and therefore bonding strength is required. ), The joint strength can be increased when the joint portion 73 is provided for each bit 75.

【0055】(実施例7)図19は、本発明に係る記録
ヘッドを説明するための図で、この記録ヘッド80は、
ノズル孔8等を有する前記各実施形態のいずれかのイン
クジェットヘッド81と、このインクジェットヘッド8
1に対してインクを供給するインクタンク82とを一体
化したものである。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ることができる。
(Embodiment 7) FIG. 19 is a diagram for explaining a recording head according to the present invention.
The inkjet head 81 according to any one of the above-described embodiments having the nozzle holes 8 and the like, and the inkjet head 8
The ink tank 82 for supplying the ink to the unit 1 is integrated. 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. Becoming
By 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.

【0056】(実施例8)次に、図20,21を参照し
て、本発明に係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の一例について説明する。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。このインクジェット記録装
置は、記録装置本体90の内部に主走査方向に移動可能
なキャリッジ、該キャリッジに搭載した本発明を実施し
たインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、該記録ヘ
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91等を収納し、装置本体90の下方部
には前方側から多数枚の用紙83を積載可能な給紙カセ
ット(或いは給紙トレイでもよい)84を抜き差し自在
に装着することができ、また、用紙83を手差しで給紙
するための手差しトレイ85を開倒することができ、給
紙カセット84或いは手差しトレイ85から給送される
用紙83を取り込み、印字機構部91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86に
排紙する。
(Embodiment 8) Next, an example of an ink jet recording apparatus equipped with an ink jet head 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. This inkjet recording apparatus includes a carriage movable in the main scanning direction inside a recording apparatus main body 90, a recording head including an inkjet head according to the present invention mounted on the carriage, an ink cartridge for supplying ink to the recording head, and the like. The printing mechanism unit 91 and the like constituted by are housed, and a paper feed cassette (or a paper feed tray) 84 capable of loading a large number of papers 83 from the front side is detachably attached to the lower portion of the apparatus main body 90. Further, the manual feed tray 85 for manually feeding the paper 83 can be opened, the paper 83 fed from the paper feed cassette 84 or the manual feed tray 85 can be taken in, and the printing mechanism unit 91 can be used. After recording a desired image by, the paper is discharged to the paper discharge tray 86 mounted on the rear surface side.

【0057】印字機構部91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92aと従
ガイドロッド92bとでキャリッジ93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93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
する本発明に係るインクジェットヘッドからなる記録ヘ
ッド94を複数のインク吐出口(ノズル)を主走査方向
と交差する方向に配列し、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93には記録ヘッ
ド94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95を交換可能に装着している。
The printing mechanism portion 91 slides the carriage 93 in the main scanning direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 21) by the main guide rod 92a and the sub guide rod 92b which are guide members which are horizontally mounted on the left and right side plates (not shown). A plurality of recording heads 94, each of which is an ink jet head according to the present invention, which is freely held and ejects ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk) on the carriage 93. The ink ejection ports (nozzles) are arranged in a direction intersecting the main scanning direction, and the ink droplet ejection direction is attached downward. Further, each ink cartridge 95 for supplying each color ink to the recording head 94 is replaceably mounted on the carriage 93.

【0058】インクカートリッジ95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。また、記録ヘッドとしてここでは各色の記録ヘ
ッド94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。
The ink cartridge 95 has an atmosphere port communicating with the atmosphere above, a supply port supplying ink to the ink jet head below, and a porous body filled with ink inside. The ink supplied to the inkjet head is maintained at a slight negative pressure by the capillary force of. Further, although the recording heads 94 of the respective colors are used as the recording heads here, one head having nozzles for ejecting ink droplets of the respective colors may be used.

【0059】ここで、キャリッジ93は後方側(用紙搬
送方向下流側)を主ガイドロッド92a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
92bに摺動自在に載置している。そして、このキャリ
ッジ93を主走査方向に移動走査するため、主走査モー
タ97で回転駆動される駆動プーリ98と従動プーリ9
9との間にタイミングベルト100を張装し、このタイ
ミングベルト100にキャリッジ93が固定されてお
り、主走査モータ97の正逆回転によりキャリッジ93
が往復駆動される。
Here, the carriage 93 is slidably fitted to the main guide rod 92a on the rear side (downstream side in the sheet conveying direction) and slidably fitted to the sub guide rod 92b on the front side (upstream side in the sheet conveying direction). It is placed in. Then, in order to move and scan the carriage 93 in the main scanning direction, a drive pulley 98 and a driven pulley 9 which are rotationally driven by a main scanning motor 97.
9, a timing belt 100 is stretched between the carriage 9 and the carriage 93, and the carriage 93 is fixed to the timing belt 100.
Is driven back and forth.

【0060】一方、給紙カセット84にセットした用紙
83を記録ヘッド94の下方側に搬送するために、給紙
カセット84から用紙83を分離給装する給紙ローラ1
01及びフリクションパッド102と、用紙83を案内
するガイド部材103と、給紙された用紙83を反転さ
せて搬送する搬送ローラ104と、この搬送ローラ10
4の周面に押し付けられる搬送コロ105及び搬送ロー
ラ104からの用紙83の送り出し角度を規定する先端
コロ106とを設けている。搬送ローラ104は副走査
モータ107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 83 set in the paper feed cassette 84 to the lower side of the recording head 94, the paper feed roller 1 for separating and feeding the paper 83 from the paper feed cassette 84.
01 and friction pad 102, a guide member 103 for guiding the paper 83, a transport roller 104 for inverting and transporting the fed paper 83, and the transport roller 10.
A transport roller 105 pressed against the peripheral surface of the sheet No. 4 and a leading end roller 106 that regulates the delivery angle of the sheet 83 from the transport roller 104 are provided. The conveyance roller 104 is rotationally driven by the sub-scanning motor 107 via a gear train.

【0061】そして、キャリッジ93の主走査方向の移
動範囲に対応して搬送ローラ104から送り出された用
紙83を記録ヘッド94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109を設けている。この印写
受け部材109の用紙搬送方向下流側には、用紙83を
排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ11
1、拍車112を設け、さらに用紙83を排紙トレイ8
6に送り出す排紙ローラ113及び拍車114と、排紙
経路を形成するガイド部材115,116とを配設して
いる。
A print receiving member 109, which is a paper guide member for guiding the paper 83 sent out from the conveying roller 104 below the recording head 94 in correspondence with the moving range of the carriage 93 in the main scanning direction, is provided. There is. At the downstream side of the print receiving member 109 in the sheet conveying direction, the conveying roller 11 that is rotationally driven to send out the sheet 83 in the sheet discharging direction.
1, the spur 112 is provided, and the paper 83 is further ejected to the paper ejection tray 8
A sheet discharge roller 113 and a spur 114 that are sent to the sheet 6, and guide members 115 and 116 that form a sheet discharge path are arranged.

【0062】記録時には、キャリッジ93を移動させな
がら画像信号に応じて記録ヘッド94を駆動することに
より、停止している用紙83にインクを吐出して1行分
を記録し、用紙83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83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83を排紙する。
At the time of recording, by driving the recording head 94 in accordance with the image signal while moving the carriage 93, ink is ejected onto the stopped paper 83 to record one line, and the paper 83 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 sheet 83 has reached the recording area, the recording operation is terminated and the sheet 83 is discharged.

【0063】また、キャリッジ93の移動方向右端側の
記録領域を外れた位置には、ヘッド94の吐出不良を回
復するための回復装置117を配置している。回復装置
117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93は、印字待機中に、この回
復装置117側に移動されてキャッピング手段で記録ヘ
ッド94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 117 for recovering the ejection failure of the head 94 is arranged at a position outside the recording area on the right end side of the carriage 93 in the moving direction. The recovery device 117 has a cap means, a suction means, and a cleaning means. The carriage 93 is moved to the recovery device 117 side during printing standby, the recording head 94 is capped by the capping means, and the ejection port portion is kept in a wet state to prevent ejection failure due to ink drying. Further, by ejecting ink that is not related to recording during recording or the like, the ink viscosity of all the ejection ports is made constant, and stable ejection performance is maintained.

【0064】吐出不良が発生した場合等には、キャッピ
ング手段で記録ヘッド94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(図示せず)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 an ejection failure occurs or the like, the ejection port (nozzle) of the recording head 94 is sealed by the capping means, and the bubbles and the like are sucked out from the ejection port by the suction means through the tube and adhered to the ejection port surface. Ink, dust, etc. are removed by the cleaning means and the ejection failure is recovered. 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.

【0065】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、可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。なお、上記実施形態においては、本発明を
インクジェットヘッドに適用したが、インク以外の液
滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する
液滴吐出ヘッドにも適用することができる。
As described above, since this ink jet recording apparatus is equipped with the ink jet head embodying the present invention, there is no ink droplet ejection failure due to defective driving of the movable plate, and stable ink droplet ejection characteristics can be obtained. 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. Although the present invention is applied to the inkjet head in the above-described embodiments, the present invention can also be applied to a droplet ejection head that ejects droplets other than ink, for example, a liquid resist for patterning.

【0066】(実施例9)図22は、本発明による液滴
吐出ヘッドをマイクロポンプに応用したもので、その動
作原理を図22をもとに説明する。図示のように、電極
4が設けられた可動板5が複数設けられており、流路3
1の中を流体が流れる構造となっている。可動板5を図
中右側から順次駆動することによって流路31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。本
実施例では可動板を複数設けた例を示したが、可動板は
一つでも良く、また輸送効率を上げるために弁などを設
けても良い。
(Embodiment 9) FIG. 22 is an application of the droplet discharge head according to the present invention to a micropump, and the operation principle thereof will be described with reference to FIG. As shown, a plurality of movable plates 5 provided with electrodes 4 are provided, and the flow path 3
The structure is such that the fluid flows through the inside of 1. By sequentially driving the movable plate 5 from the right side in the figure, the fluid in the flow path 31 flows in the direction of the arrow, and the fluid can be transported. In this embodiment, an example in which a plurality of movable plates are provided has been shown, but the number of movable plates may be one, and a valve or the like may be provided in order to improve transportation efficiency.

【0067】(実施例10)図23は、本発明による液
滴吐出ヘッドを光学デバイスに応用したもので、図23
に示すように、電極4が設けられた可動板5が複数配列
され、この可動板5はミラーをかねている。可動板5の
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。光源32からの光はレンズ33を介し
て可動板(ミラー)5に照射される。可動板(ミラー)
5を駆動しない場合は光は入射角と同じ角度で反射す
る。可動板(ミラー)5を駆動した場合は、可動部が凸
面ミラーとなるので反射光は発散光となり、投影用レン
ズ34を通して投射せず、このように本発明により光変
調デバイスが実現できる。
(Embodiment 10) FIG. 23 shows an application of the droplet discharge head according to the present invention to an optical device.
As shown in, a plurality of movable plates 5 provided with the electrodes 4 are arranged, and the movable plates 5 also serve as mirrors. A dielectric multilayer film or a metal film may be formed on the surface of the movable plate 5 to increase the reflectance. Light from the light source 32 is applied to the movable plate (mirror) 5 via the lens 33. Movable plate (mirror)
If 5 is not driven, the light will be reflected at the same angle as the angle of incidence. When the movable plate (mirror) 5 is driven, since the movable portion serves as a convex mirror, the reflected light becomes divergent light and is not projected through the projection lens 34, and thus the light modulation device can be realized by the present invention.

【0068】図24に、図23に示した光学デバイスを
応用した例を示す。光源32からの光はレンズ33を介
して可動板(ミラー)5に照射され、可動板(ミラー)
5を駆動していないところに入射した光は、投影用レン
ズ34へ入射する。一方、電極4に電圧を印加して可動
板(ミラー)5を変形させているところ(可動部)は凸
面ミラーとなるので光は発散し投影用レンズ34にほと
んど入射しない。投影用レンズ34に入射した光はスク
リーン(図示しない)などに投影される。この構造を図
24に示すように2次元に配列し、それぞれの可動部を
独立に駆動することによって、スクリーンに画像を表示
できる。図24では例として4×4の可動部を配列した
例を示したがもっと多数配列することも可能であり、こ
の限りではない。
FIG. 24 shows an example in which the optical device shown in FIG. 23 is applied. Light from the light source 32 is applied to the movable plate (mirror) 5 through the lens 33, and the movable plate (mirror) is irradiated.
The light incident on the part where 5 is not driven enters the projection lens 34. On the other hand, a voltage is applied to the electrode 4 to deform the movable plate (mirror) 5 (movable part) becomes a convex mirror, so that light diverges and hardly enters the projection lens 34. The light incident on the projection lens 34 is projected on a screen (not shown) or the like. An image can be displayed on the screen by arranging this structure two-dimensionally as shown in FIG. 24 and driving each movable part independently. In FIG. 24, an example in which 4 × 4 movable parts are arranged is shown as an example, but a larger number can be arranged, and the number is not limited to this.

【0069】実施例9、10では動作原理を簡単に述べ
たが、実施例1〜6に示した製造方法、構成を実施例
9、10に適用することもできる。本発明の構成は液滴
吐出ヘッド、マイクロポンプ、光学変調デバイスを例と
してあげたが、これ以外の光学デバイス、マイクロアク
チュエータなどにも適用可能である。なお、以上に説明
してきた実施例においては、電極4は一方向のみに分離
した例を示したが、図25に示すように、電極4を格子
状に分離して可動板5が2軸に変形するようにしても良
い。
In the ninth and tenth embodiments, the operating principle is briefly described, but the manufacturing method and structure shown in the first to sixth embodiments can be applied to the ninth and tenth embodiments. Although the configuration of the present invention has been described by taking the droplet discharge head, the micro pump, and the optical modulation device as an example, the present invention can be applied to other optical devices, micro actuators, and the like. In the embodiment described above, the electrode 4 is separated only in one direction. However, as shown in FIG. 25, the electrode 4 is separated in a grid pattern so that the movable plate 5 is biaxial. It may be deformed.

【0070】[0070]

【発明の効果】破壊しやすい電極及び可動板が形成され
ている面を保護するように、吐出室が形成される薄い基
板を支持することで、歩留まりを向上させることが可能
で、かつ、支持保護基板と電極部がなす空間をシールす
ることで、電極間の微小なギャップにダストや水分が侵
入するのを防止することができ、可動板の変形不良等の
発生を防ぐことができる。
EFFECTS OF THE INVENTION By supporting a thin substrate on which a discharge chamber is formed so as to protect the surface on which an electrode and a movable plate that are easily destroyed are protected, it is possible to improve the yield and to support it. By sealing the space formed by the protective substrate and the electrode portion, it is possible to prevent dust and moisture from entering the minute gap between the electrodes, and prevent deformation of the movable plate.

【0071】電極と支持保護基板の間に空間が形成され
る構成にすることで、電極が形成されている基板と支持
保護基板を接合する際に、電極部の破壊・吸着を防止す
ることができる。
By forming a space between the electrode and the support / protection substrate, it is possible to prevent destruction and adsorption of the electrode portion when the substrate on which the electrode is formed and the support / protection substrate are bonded. it can.

【0072】支持保護基板に凹部を予め形成することに
より、接合の際の破損防止のための空間を形成すること
ができる。
By forming the concave portion in the support / protection substrate in advance, a space for preventing damage at the time of bonding can be formed.

【0073】可動板上の電極となる部分の電極部材を周
囲より薄くすることで、常に電極部が接合面より高さが
低い状態になり、より接合の際の破損を抑制することが
できる。
By making the thickness of the electrode member on the movable plate, which is to be the electrode, smaller than that of the surrounding area, the height of the electrode portion is always lower than that of the joint surface, and damage during the joint can be further suppressed.

【0074】電極部材、支持保護基板とは別部材のスペ
ーサを形成することにより、感光性の有機材料等も使用
可能となり、より簡単なプロセスで、破壊防止のための
空間を構成できる。
By forming a spacer that is a member separate from the electrode member and the support / protection substrate, a photosensitive organic material or the like can be used, and a space for preventing breakage can be formed by a simpler process.

【0075】電極引き出し面を、支持保護基板との接合
面にすることにより、吐出室側からの電極引き出しが可
能となり、電極引き出し口を、吐出液室、共通液室等と
同時にエッチングで形成できるため、製造プロセスを簡
易化できる。
By making the electrode lead-out surface a joint surface with the support / protective substrate, the electrode can be led out from the discharge chamber side, and the electrode lead-out port can be formed by etching simultaneously with the discharge liquid chamber, the common liquid chamber, and the like. Therefore, the manufacturing process can be simplified.

【0076】支持保護基板を絶縁性基板にすることで、
電極引き出し部と支持保護基板のカップリングを小さく
し、ビット間のクロストークを抑制し、かつヘッド全体
の容量を小さくすることで、高速応答駆動化、低消費電
力化が図れる。
By making the supporting and protective substrate an insulating substrate,
By reducing the coupling between the electrode lead-out portion and the support / protection substrate, suppressing crosstalk between bits, and reducing the capacitance of the entire head, it is possible to achieve high-speed response drive and low power consumption.

【0077】支持保護基板と電極取出し部の間に絶縁膜
を形成することで、容易にビット間のクロストークを抑
制することができる。
By forming an insulating film between the support / protective substrate and the electrode lead-out portion, crosstalk between bits can be easily suppressed.

【0078】チップの外周に電極部材と支持保護基板と
の接合部を形成することで、接合アライメントが容易に
なり、かつ電極部材と支持保護基板のカップリング容量
を小さくすることができる。
By forming the joint between the electrode member and the support / protective substrate on the outer periphery of the chip, the joint alignment is facilitated and the coupling capacitance between the electrode member and the support / protective substrate can be reduced.

【0079】振動板列の外周に電極部材と支持保護基板
との接合部を形成することで、接合アライメントが容易
になり、かつ電極部材と支持保護基板のカップリング容
量を小さくする一方、接合強度を大きくすることができ
る。
By forming the joint between the electrode member and the support / protective substrate on the outer periphery of the diaphragm array, the joint alignment is facilitated, and the coupling capacity between the electrode member and the support / protective substrate is reduced, while the joint strength is increased. Can be increased.

【0080】ビットごとの外周に電極部材と支持保護基
板との接合部を形成することで、接合強度を非常に強く
することが可能で、ノズルプレート等他の構成部材の選
択肢を広く取ることができるため、低コスト化、歩留ま
り向上等を容易に図ることが可能になる。
By forming a joint between the electrode member and the support / protective substrate on the outer periphery of each bit, the joint strength can be made extremely strong, and a wide choice of other constituent members such as the nozzle plate can be taken. Therefore, it becomes possible to easily reduce the cost and improve the yield.

【0081】本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインク
ジェットヘッドと、このインクジェットヘッドにインク
を供給するインクタンクを一体化したので、製造不良が
減少し、低コスト化を図ることができる。
Since the ink jet head, which is the droplet discharge head according to the present invention, and the ink tank for supplying the ink to the ink jet head are integrated, manufacturing defects can be reduced and the cost can be reduced.

【0082】本発明に係るインクジェット記録装置によ
れば、本発明に係るいずれかの液滴吐出ヘッドであるイ
ンクジェットヘッドを搭載したので、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 jet recording apparatus of the present invention, since any one of the ink jet heads of the present invention is mounted, the manufacturing defects can be reduced and the cost can be reduced.

【0083】電極間に働く静電力によって可動板を変形
させるので、小型であり、低消費電力のマイクロポンプ
が実現できる。
Since the movable plate is deformed by the electrostatic force acting between the electrodes, a micropump having a small size and low power consumption can be realized.

【0084】電極間に働く静電力によって可動板を変形
させるので、小型であり、低消費電力の光変調デバイス
が実現できる。
Since the movable plate is deformed by the electrostatic force acting between the electrodes, it is possible to realize a small size and low power consumption optical modulation device.

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

【図1】 本発明の第1の実施例における液滴吐出ヘッ
ドの分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a droplet discharge head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 組み立てられた全体装置の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the assembled whole device.

【図3】 基板を電極側から見た場合の可動板に対する
電極の形状の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the shape of an electrode with respect to a movable plate when the substrate is viewed from the electrode side.

【図4】 電極の表面に絶縁膜を設けた例を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing an example in which an insulating film is provided on a surface of an electrode.

【図5】 本発明の他の実施例を説明するための要部構
成図である。
FIG. 5 is a main part configuration diagram for explaining another embodiment of the present invention.

【図6】 基板を貫通するように凹を形成した実施例を
示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example in which a recess is formed so as to penetrate the substrate.

【図7】 図6に示した構成の液滴吐出ヘッドの製造工
程を説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a manufacturing process of the droplet discharge head having the configuration shown in FIG.

【図8】 図6に示した構成の液滴吐出ヘッドの製造工
程の続きの工程を説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining a process that follows the manufacturing process of the droplet discharge head having the configuration shown in FIG.

【図9】 図6に示した構成の液滴吐出ヘッドの製造工
程の更に続きの工程を説明するための図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining a further subsequent process of the manufacturing process of the droplet discharge head having the configuration shown in FIG. 6;

【図10】 本発明の他の実施例を説明するための図で
ある。
FIG. 10 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention.

【図11】 図10に示した構成の液滴吐出ヘッドの製
造工程を説明するための図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining a manufacturing process of the droplet discharge head having the configuration shown in FIG.

【図12】 図10に示した構成の液滴吐出ヘッドの製
造工程の続きの工程を説明するための図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining a process that follows the manufacturing process of the droplet discharge head having the configuration shown in FIG.

【図13】 図10に示した構成の液滴吐出ヘッドの製
造工程の更に続きの工程を説明するための図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining still another process following the manufacturing process of the droplet discharge head having the configuration shown in FIG.

【図14】 電極形成後の平面図での本実施例のチップ
形状を示した図である。
FIG. 14 is a diagram showing the chip shape of the present example in a plan view after electrode formation.

【図15】 図14に示した電極平面図に対応したドラ
イエッチング後の吐出室側からの上面模式図である。
15 is a schematic top view from the ejection chamber side after dry etching corresponding to the electrode plan view shown in FIG.

【図16】 電極タップを支持保護基板側に形成した例
を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing an example in which an electrode tap is formed on the side of a support / protection substrate.

【図17】 本発明の他の実施例を説明するための要部
断面構成図である。支持保持電極と電極/振動板部材と
の接合部の例を示す図である。
FIG. 17 is a cross-sectional configuration diagram of main parts for explaining another embodiment of the present invention. It is a figure which shows the example of the junction part of a support holding electrode and an electrode / diaphragm member.

【図18】 本発明の他の実施例を説明するための図で
ある。
FIG. 18 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention.

【図19】 本発明に係る記録ヘッドを説明するための
斜視図である。
FIG. 19 is a perspective view for explaining a recording head according to the present invention.

【図20】 本発明に係る記録装置の斜視図である。FIG. 20 is a perspective view of a recording apparatus according to the present invention.

【図21】 本発明に係る記録装置の機構部の側面説明
図である。
FIG. 21 is a side view illustrating a mechanism portion of the recording apparatus according to the present invention.

【図22】 本発明による液滴吐出ヘッドをマイクロポ
ンプに応用した例を示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing an example in which the droplet discharge head according to the present invention is applied to a micro pump.

【図23】 本発明による液滴吐出ヘッドを光学デバイ
スに応用した例を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing an example in which the droplet discharge head according to the present invention is applied to an optical device.

【図24】 図23に示した光学デバイスの応用例を示
す図である。
FIG. 24 is a diagram showing an application example of the optical device shown in FIG. 23.

【図25】 電極を格子状に分離して可動板を2軸に変
形するようにした例を示す図である。
FIG. 25 is a diagram showing an example in which electrodes are separated into a grid shape and a movable plate is deformed biaxially.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコン基板、2…支持保護基板、3…ニッケル基
板、4,4a,4b…電極、5…可動板、6…吐出室、
7…凹部、8…ノズル孔、9…流体抵抗路、10…共通
液室、11…インク供給口、12…インク液滴、13…
記録紙、14…シリコン基板、15…酸化膜、16…活
性層、17…SOIウェハ、18…熱酸化膜、19…ポ
リシリコン層、20…シリコン窒化膜、21…絶縁膜、
22…高濃度ボロン拡散層、23…熱酸化膜、24…シ
リコン基板、25…スペーサ、26…絶縁膜、31…流
路、32…光源、33,34…レンズ、57…開放口、
58…連結路、59…電極取出し部、60…開放口、6
1…電極取出し口、62…石英マスク、66…スペーサ
部材、71…チップ外周、72…可動板配列外周、73
…接合部、74…凹部、75…ビット、80…記録ヘッ
ド、81…インクジェットヘッド、82…インクタン
ク、83…用紙、84…給紙カセット、85…手差しト
レイ、86…排紙トレイ、90…記録装置本体、91…
印字機構部、92a…主ガイドロッド、92b…従ガイ
ドロッド、93…キャリッジ、94…記録ヘッド、95
…インクカートリッジ、97…主走査モータ、98…駆
動プーリ、99…従動プーリ、100…タイミングベル
ト、101…給紙ローラ、102…フリクションパッ
ド、103…ガイド部材、104…搬送ローラ、105
…搬送コロ、106…先端コロ、107…副走査モー
タ、109…印写受け部材、111…搬送コロ、112
…拍車、113…排紙ローラ、114…拍車、115,
116…ガイド部材、117…回復装置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2 ... Support protective substrate, 3 ... Nickel substrate, 4, 4a, 4b ... Electrode, 5 ... Movable plate, 6 ... Discharge chamber,
7 ... Recessed portion, 8 ... Nozzle hole, 9 ... Fluid resistance path, 10 ... Common liquid chamber, 11 ... Ink supply port, 12 ... Ink droplet, 13 ...
Recording paper, 14 ... Silicon substrate, 15 ... Oxide film, 16 ... Active layer, 17 ... SOI wafer, 18 ... Thermal oxide film, 19 ... Polysilicon layer, 20 ... Silicon nitride film, 21 ... Insulating film,
22 ... High concentration boron diffusion layer, 23 ... Thermal oxide film, 24 ... Silicon substrate, 25 ... Spacer, 26 ... Insulating film, 31 ... Flow path, 32 ... Light source, 33, 34 ... Lens, 57 ... Opening port,
58 ... Connection path, 59 ... Electrode take-out part, 60 ... Opening port, 6
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrode extraction port, 62 ... Quartz mask, 66 ... Spacer member, 71 ... Chip outer periphery, 72 ... Movable plate arrangement outer periphery, 73
... Joining portion, 74 ... Recessed portion, 75 ... Bit, 80 ... Recording head, 81 ... Inkjet head, 82 ... Ink tank, 83 ... Paper, 84 ... Paper feed cassette, 85 ... Manual feed tray, 86 ... Paper ejection tray, 90 ... Recording device main body, 91 ...
Printing mechanism portion, 92a ... Main guide rod, 92b ... Sub guide rod, 93 ... Carriage, 94 ... Recording head, 95
Ink cartridge, 97 ... Main scanning motor, 98 ... Drive pulley, 99 ... Followed pulley, 100 ... Timing belt, 101 ... Paper feed roller, 102 ... Friction pad, 103 ... Guide member, 104 ... Conveying roller, 105
... conveyance roller, 106 ... front end roller, 107 ... sub-scanning motor, 109 ... printing receiving member, 111 ... conveyance roller, 112
... spur, 113 ... ejection roller, 114 ... spur, 115,
116 ... Guide member, 117 ... Recovery device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒田 隆彦 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 安住 純一 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 入野田 貢 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 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 AF52 AF93 AG30 AG53 AG54 AG70 AP14 AP32 AP34 AP56 AP79 AQ02 BA05 BA15 3H077 AA06 BB10 CC01 CC09 DD05 DD11 EE15 EE26 EE34 EE36 EE37 FF02 FF03 FF06 FF32   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Takahiko Kuroda             1-3-3 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Stocks             Company Ricoh (72) Inventor Junichi Azumi             1-3-3 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Stocks             Company Ricoh (72) Inventor Mitsuru Irinoda             1-3-3 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Stocks             Company Ricoh (72) Inventor Kaihei Isshiki             1-3-3 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Stocks             Company Ricoh F-term (reference) 2C057 AF52 AF93 AG30 AG53 AG54                       AG70 AP14 AP32 AP34 AP56                       AP79 AQ02 BA05 BA15                 3H077 AA06 BB10 CC01 CC09 DD05                       DD11 EE15 EE26 EE34 EE36                       EE37 FF02 FF03 FF06 FF32

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液滴を吐出するノズルと、該ノズルが連
通する加圧液室と、該加圧液室の壁面の一部を構成する
可動板と、該可動板の面上に設けられた複数の電極とを
備え、前記電極間に働く静電力により前記可動板を変形
させて前記ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに
おいて、前記可動板の前記電極が形成されている側の面
に前記電極を保護する支持保護基板が接合されているこ
とを特徴とした液滴吐出ヘッド。
1. A nozzle for discharging a droplet, a pressurized liquid chamber communicating with the nozzle, a movable plate forming a part of a wall surface of the pressurized liquid chamber, and a movable plate provided on a surface of the movable plate. A plurality of electrodes, which deforms the movable plate by an electrostatic force acting between the electrodes to discharge droplets from the nozzles, in the side where the electrodes of the movable plate are formed. A droplet discharge head characterized in that a supporting and protective substrate for protecting the electrodes is bonded to the surface.
【請求項2】 前記支持保護基板と可動板面上の電極の
間には空間が形成されていることを特徴とした請求項1
に記載の液滴吐出ヘッド。
2. A space is formed between the support / protective substrate and the electrode on the movable plate surface.
The droplet discharge head according to 1.
【請求項3】 前記空間は、前記支持保護基板側に段差
を形成してなることを特徴とした請求項1又は2に記載
の液滴吐出ヘッド。
3. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the space has a step formed on the side of the support / protection substrate.
【請求項4】 前記空間は、前記電極が形成されている
側の基板に段差を形成してなることを特徴とした請求項
1又は2に記載の液滴吐出ヘッド。
4. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the space is formed by forming a step on the substrate on the side where the electrode is formed.
【請求項5】 前記支持保護基板の接合部は、電極引き
出し部に形成されていることを特徴とした請求項1乃至
4のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
5. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the joint portion of the support / protection substrate is formed in an electrode lead portion.
【請求項6】 前記支持保護基板は絶縁性基板であるこ
とを特徴とした請求項5に記載の液滴吐出ヘッド。
6. The droplet discharge head according to claim 5, wherein the support / protection substrate is an insulating substrate.
【請求項7】 前記電極引き出し部及び/又は支持保護
基板の表面には絶縁層が形成されていることを特徴とし
た請求項5に記載の液滴吐出ヘッド。
7. The droplet discharge head according to claim 5, wherein an insulating layer is formed on the surface of the electrode lead portion and / or the support / protection substrate.
【請求項8】 前記空間は、前記支持保護基板と電極面
間に形成されたパターニングされたスペーサで形成され
ていることを特徴とした請求項1又は2にに記載の液滴
吐出ヘッド。
8. The liquid droplet ejection head according to claim 1, wherein the space is formed by a patterned spacer formed between the support / protective substrate and an electrode surface.
【請求項9】 前記支持保護基板と可動板面との接合部
は、チップ外周を囲むように形成されていることを特徴
とした請求項1乃至8のいずれかに記載の液滴吐出ヘッ
ド。
9. The liquid droplet ejection head according to claim 1, wherein the joint between the support / protective substrate and the movable plate surface is formed so as to surround the outer periphery of the chip.
【請求項10】 前記支持保護基板の接合部は、可動板
配列を囲むように形成されていることを特徴とした請求
項1乃至8のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
10. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the joint portion of the support / protection substrate is formed so as to surround the movable plate array.
【請求項11】 前記支持保護基板の接合部は、ビット
を囲むように形成されていることを特徴とした請求項1
乃至8のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
11. The bonding portion of the support / protection substrate is formed so as to surround the bit.
9. The droplet discharge head according to any one of 8 to 8.
【請求項12】 インク滴を吐出するインクジェットヘ
ッドと、該インクジェットヘッドにインクを供給するイ
ンクタンクを一体化したインクカートリッジにおいて、
前記インクジェットヘッドが請求項1乃至13のいずれ
かに記載のインクジェットヘッドであることを特徴とす
るインクカートリッジ。
12. An ink cartridge in which an ink jet head for ejecting ink droplets and an ink tank for supplying ink to the ink jet head are integrated,
An ink cartridge, wherein the inkjet head is the inkjet head according to any one of claims 1 to 13.
【請求項13】 インク滴を吐出するインクジェットヘ
ッドを搭載したインクジェット記録装置において、前記
インクジェットヘッドが、請求項1乃至13のいずれか
に記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴としたインク
ジェット記録装置。
13. 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 any one of claims 1 to 13. .
【請求項14】 可動板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、前記可動板の少なくとも一方
の面に少なくとも2つの電極を設け、これら電極間に働
く静電力によって前記可動板を変形させることを特徴と
するマイクロポンプ。
14. A micropump for transporting a liquid by deformation of a movable plate, wherein at least two electrodes are provided on at least one surface of the movable plate, and the movable plate is deformed by an electrostatic force acting between these electrodes. A micro pump characterized by that.
【請求項15】 ミラーの変形によって光の反射方向を
変化させる光変調デバイスであって、可動板の変形によ
って前記ミラーを変形させ、可動板の少なくとも一方の
面に少なくとも2つの電極を設け、前記電極間に働く静
電力によって前記可動板を変形させることを特徴とする
光変調デバイス。
15. A light modulation device that changes the reflection direction of light by deforming a mirror, wherein the mirror is deformed by deforming a movable plate, and at least two electrodes are provided on at least one surface of the movable plate, An optical modulation device characterized in that the movable plate is deformed by an electrostatic force acting between electrodes.
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