JP2007175940A - Droplet jet head, droplet jet device, method for manufacturing droplet jet head, and method for manufacturing droplet jet device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法に関し、特に吐出室内のインクの流れ及びインクの吐出量を調整可能にした液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a droplet discharge head, a droplet discharge device, a method for manufacturing a droplet discharge head, and a method for manufacturing a droplet discharge device, and in particular, a droplet that can adjust the flow of ink and the amount of ink discharged in a discharge chamber. The present invention relates to a discharge head, a droplet discharge device, a method for manufacturing a droplet discharge head, and a method for manufacturing a droplet discharge device.
液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドとして、たとえばインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドが知られている。一般に、このインクジェットヘッドは、インク滴を吐出するための複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、このノズル基板に接合されノズル孔に連通する吐出室や、リザーバ等のインク流路が形成されたキャビティ基板とを備え、吐出室に圧力を加えることによりインク滴を選択されたノズル孔より吐出するように構成されている。このようにインク滴を吐出させる手段としては、静電気力を利用する静電駆動方式や、圧電素子による圧電方式、発熱素子を利用するバブルジェット(登録商標)方式等が存在する。 As a droplet discharge head for discharging droplets, for example, an inkjet head mounted on an inkjet recording apparatus is known. In general, this inkjet head has a nozzle substrate formed with a plurality of nozzle holes for discharging ink droplets, an ejection chamber joined to the nozzle substrate and communicating with the nozzle holes, and an ink flow path such as a reservoir. And a cavity substrate, and is configured to eject ink droplets from selected nozzle holes by applying pressure to the ejection chamber. As means for ejecting ink droplets as described above, there are an electrostatic drive system using electrostatic force, a piezoelectric system using a piezoelectric element, a bubble jet (registered trademark) system using a heating element, and the like.
このうち、静電駆動方式のインクジェットヘッドにおいては、吐出室の底部を振動板としたキャビティ基板と、この振動板に所定のギャップ(空隙)を介して対向する個別電極を形成したガラス基板とを接合させた構成となっている。この個別電極は、振動板の変位を可能とするよう所定のギャップ長を確保するために、たとえばガラス基板の表面に形成された凹部の底面にITO(Indium Tin Oxide)等をスパッタして形成されている。 Among these, in an electrostatic drive type inkjet head, a cavity substrate having a bottom plate of a discharge chamber as a vibration plate and a glass substrate on which individual electrodes facing the vibration plate through a predetermined gap (gap) are formed. The structure is joined. This individual electrode is formed by sputtering ITO (Indium Tin Oxide) or the like on the bottom surface of a recess formed on the surface of a glass substrate, for example, in order to ensure a predetermined gap length so as to allow the vibration plate to be displaced. ing.
そして、インク滴を吐出する際には、個別電極に駆動電圧を印加してプラスに帯電させ、対応する振動板に駆動電圧を印加してマイナスに帯電させる。そうすると、この時に生じる静電引力により振動板が個別電極側に弾性変形する。この駆動電圧をオフにすると、振動板が復元する。このとき、吐出室の内部の圧力が急激に上昇し、吐出室内のインクの一部をインク滴としてノズル孔から吐出されることになる。 Then, when ejecting ink droplets, a drive voltage is applied to the individual electrodes to be positively charged, and a drive voltage is applied to the corresponding diaphragm to be negatively charged. Then, the diaphragm is elastically deformed toward the individual electrode by the electrostatic attractive force generated at this time. When this drive voltage is turned off, the diaphragm is restored. At this time, the pressure inside the discharge chamber rises rapidly, and a part of the ink in the discharge chamber is discharged from the nozzle hole as an ink droplet.
近年、このような静電駆動方式のインクジェットヘッドにおいては、ノズル孔の高密度化が求められている。また、駆動電圧の上昇を引き起こすことなく、インク吐出量を確保することが求められている。その一つの方策として、「振動板と該振動板とギャップを介して接合された電極基板上に前記振動板に対向して設けられた個別電極を有し、前記振動板と前記個別電極間に駆動電圧を印加し、前記振動板を静電力により変形させる静電型アクチュエータであって、短辺と長辺の長方形で構成された前記振動板と個別電極との間に空隙を形成しているギャップを有し、該ギャップの短辺は凹形状であって、かつ、少なくとも二つ以上のギャップ長を持つ階段状に形成されている静電アクチュエータ」が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 In recent years, in such an electrostatic drive type ink jet head, it is required to increase the density of nozzle holes. In addition, it is required to secure an ink discharge amount without causing an increase in driving voltage. As one of the measures, “having a diaphragm and an individual electrode provided opposite to the diaphragm on an electrode substrate bonded to the diaphragm via a gap, and between the diaphragm and the individual electrode, An electrostatic actuator that applies a driving voltage and deforms the diaphragm by an electrostatic force, and forms a gap between the diaphragm, which is formed of a rectangle having a short side and a long side, and an individual electrode. There has been proposed an electrostatic actuator that has a gap, the short side of which is a concave shape, and is formed in a step shape having at least two gap lengths (for example, Patent Document 1). reference).
また、「インクを吐出するインクノズルと、このノズルに連通していると共にインクを保持しているインク室と、このインク室にインクを供給するインク供給路と、前記インク室を区画形成している周壁に形成され、面外方向に弾性変位可能となっている振動板と、前記インク室の外側において前記振動板に対して隙間を置いて対向配置されている対向壁とを有し、前記振動板の振動に応じて前記インク室に発生する圧力変動を利用して、前記インクノズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドにおいて、前記振動板と前記対向壁の隙間として、相対的に、大きな隙間部分と小さな隙間部分とを備えているインクジェットヘッド」が提案されている(たとえば、特許文献2参照)。 Further, “an ink nozzle that ejects ink, an ink chamber that communicates with the nozzle and holds the ink, an ink supply path that supplies ink to the ink chamber, and the ink chamber are partitioned. A diaphragm that is formed on the peripheral wall and is elastically displaceable in an out-of-plane direction; and an opposing wall that is disposed opposite to the diaphragm on the outside of the ink chamber, In an inkjet head that ejects ink droplets from the ink nozzles using pressure fluctuations generated in the ink chamber in response to vibration of the diaphragm, a relatively large gap is provided as the gap between the diaphragm and the opposing wall. An “inkjet head having a portion and a small gap portion” has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
特許文献1に記載の静電アクチュエータは、個別電極を階段状に多段に形成することによって、振動板が静電引力により弾性変形したときに階段状の個別電極の段差部に沿って当接し十分な弾性変形が得られるようになっている。したがって、駆動電圧を上げなくても(もしくは駆動電圧を低くしても)所定のインク吐出量を確保することが可能になっている。また、ガラス溝にある電極部に絶縁膜を形成することにより、当接時の短絡を防止するようになっている。
In the electrostatic actuator described in
しかしながら、このような静電アクチュエータでは、段差数が増加すればするほどパターニングとエッチングの回数が比例して増加することになってしまう。そうすると、それに伴って製造工程の作業工数が増加してしまい手間がかかっていた。また、作業工数が増加すると、歩留まりが低下することから、静電アクチュエータの製造コストが大幅に上昇するといった問題があった。 However, in such an electrostatic actuator, the number of patterning and etching increases proportionally as the number of steps increases. As a result, the number of man-hours in the manufacturing process increased accordingly, which was troublesome. In addition, when the number of work steps increases, the yield decreases, and thus there is a problem that the manufacturing cost of the electrostatic actuator increases significantly.
特許文献2に記載のインクジェットヘッドは、振動板と対向電極との間に印加する駆動電圧が小さくても、小さな隙間部分に位置している振動板の部分が容易に対向壁の側に弾性変位するようになっている。したがって、印加する駆動電圧を小さくすることが可能になっている。また、放電速度を制御して振動板に各対向壁の当接を制御することによって、インクの振動系によるコンプライアンスを変化させることができ、吐出させるインク滴の量を調整することが可能になっている。 In the ink jet head described in Patent Document 2, even if the driving voltage applied between the diaphragm and the counter electrode is small, the diaphragm portion located in the small gap is easily elastically displaced toward the counter wall. It is supposed to be. Therefore, it is possible to reduce the applied drive voltage. In addition, by controlling the discharge rate to control the contact of each opposing wall with the diaphragm, the compliance by the ink vibration system can be changed, and the amount of ink droplets to be ejected can be adjusted. ing.
つまり、インクの吐出時の応答性を速くして高速でインク滴を吐出させ、インクの吐出後における流体運動を緩和させるようにして、不必要なインク滴の吐出を抑制するようになっている。しかしながら、吐出する速度でインク滴の量を調整することはできるものの、振動板の変動によって吐出室内のインクの流れを制御し、吐出するインク滴の量を調整するということはできなかった。 In other words, the responsiveness at the time of ink ejection is increased to eject ink droplets at high speed, and the fluid movement after ink ejection is relaxed to suppress unnecessary ink droplet ejection. . However, although the amount of ink droplets can be adjusted at the ejection speed, it has not been possible to control the flow of ink in the ejection chamber by adjusting the vibration plate and adjust the amount of ink droplets to be ejected.
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、複数段の段面を有する個別電極を備えた液滴吐出ヘッドにおいて、キャビティ基板に形成する吐出室内のインクの流れを制御し、吐出させるインク滴の量を調節することが可能な液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and controls the flow of ink in a discharge chamber formed on a cavity substrate in a droplet discharge head provided with individual electrodes having a plurality of step surfaces. It is an object of the present invention to provide a droplet discharge head, a droplet discharge device, a method for manufacturing a droplet discharge head, and a method for manufacturing a droplet discharge device capable of adjusting the amount of ink droplets to be discharged.
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、底壁が振動板を形成し液滴を溜めて吐出させる吐出室が形成されたキャビティ基板と、振動板に対向し振動板を駆動する個別電極が形成されたガラス基板と、吐出室から移送される液滴を吐出するノズル孔が形成されたノズル基板とを備えた液滴吐出ヘッドであって、個別電極は、平面が細長形状で、その平面の中間部を最下段の面として該中間部から長手方向の両端に向かって階段状に複数の段面を有して形成されており、両端に向かう2つの階段状段面における同じ高さの段面の長手方向長さを非対称としたことを特徴とする。 The droplet discharge head according to the present invention includes a cavity substrate on which a bottom wall forms a vibration plate and a discharge chamber for storing and discharging droplets, and an individual electrode that faces the vibration plate and drives the vibration plate. A droplet discharge head comprising a glass substrate and a nozzle substrate in which nozzle holes for discharging droplets transferred from a discharge chamber are formed. The step is formed with a plurality of step surfaces stepwise from the intermediate portion toward both ends in the longitudinal direction with the portion as the lowermost step surface, and the step surfaces having the same height in the two stepped step surfaces toward both ends The length in the longitudinal direction is asymmetric.
したがって、電極(個別電極)に当接される振動板の離脱時に発生する傾斜面を利用して吐出室内のインクの流れを制御することができる。また、インクの流れを制御できるとともに、ノズル孔から吐出させるインクの吐出量を調節することも可能になる。すなわち、液滴吐出ヘッドの用途に応じた使い分けをすることができ、ユーザの要求する目的及び用途に応じた設定が可能となっている。 Therefore, it is possible to control the flow of ink in the discharge chamber by using the inclined surface generated when the diaphragm abutted on the electrode (individual electrode) is detached. In addition, the flow of ink can be controlled, and the amount of ink discharged from the nozzle holes can be adjusted. In other words, it can be used properly according to the use of the droplet discharge head, and can be set according to the purpose and use requested by the user.
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ガラス基板に個別電極を設置するためのガラス溝を設け、ガラス溝に、その平面の中間部を最下段の面として該中間部から長手方向の両端に向かって階段状に複数の段面を形成して、個別電極の両端に向かう2つの階段状段面における同じ高さの段面の長手方向長さを非対称としたことを特徴とする。したがって、複雑な製造工程を要することなくガラス基板を加工することができる。 The droplet discharge head according to the present invention is provided with a glass groove for installing an individual electrode on a glass substrate, and the glass groove has an intermediate portion of the plane as a lowermost surface and extends from the intermediate portion to both ends in the longitudinal direction. A plurality of step surfaces are formed in a step shape, and the lengths in the longitudinal direction of the step surfaces having the same height in the two step surface steps toward both ends of the individual electrode are made asymmetric. Therefore, the glass substrate can be processed without requiring a complicated manufacturing process.
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、個別電極毎に、両端に向かう2つの階段状段面における同じ高さの段面の長手方向長さの非対称を設定可能にしたことを特徴とする。したがって、個別電極毎に吐出させるインク量を調整でき、液滴吐出ヘッドの設定を更に詳細に実行できる。すなわち、液滴吐出ヘッドの用途に応じて設定したインクの吐出量をさらに詳細に設定してからユーザに提供することが可能である。 The droplet discharge head according to the present invention is characterized in that, for each individual electrode, an asymmetry of the length in the longitudinal direction of the step surface having the same height in the two stepped step surfaces facing both ends can be set. Therefore, the amount of ink ejected for each individual electrode can be adjusted, and the setting of the droplet ejection head can be executed in more detail. That is, it is possible to provide the user after setting the ink discharge amount set according to the use of the droplet discharge head in more detail.
本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。したがって、液滴吐出装置は、上述の液滴吐出ヘッドが有している効果と同じ効果を有している。 A droplet discharge apparatus according to the present invention includes the above-described droplet discharge head. Therefore, the droplet discharge device has the same effect as the above-described droplet discharge head.
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、底壁が振動板を形成し液滴を溜めて吐出させる吐出室が形成されたキャビティ基板と、振動板に対向し振動板を駆動する個別電極が形成されたガラス基板とを、振動板と個別電極との間にギャップを隔てて接合し、吐出室から移送される液滴を吐出するノズル孔が形成されたノズル基板を、キャビティ基板に接合する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、ガラス基板に個別電極を設置するためのガラス溝を設け、個別電極に、平面が細長形状で、その平面の中間部を最下段の面として該中間部から長手方向の両端に向かって階段状に複数の段面を設け、両端に向かう2つの階段状段面における同じ高さの段面の長手方向長さを非対称として形成したことを特徴とする。 The manufacturing method of a droplet discharge head according to the present invention includes a cavity substrate on which a bottom wall forms a vibration plate and a discharge chamber in which droplets are collected and discharged, and an individual electrode that faces the vibration plate and drives the vibration plate The glass substrate on which the nozzle is formed is bonded with a gap between the diaphragm and the individual electrode, and the nozzle substrate on which the nozzle hole for discharging the droplets transferred from the discharge chamber is formed is bonded to the cavity substrate. A method for manufacturing a droplet discharge head is provided, wherein a glass groove for installing an individual electrode is provided on a glass substrate, the plane of the individual electrode has an elongated shape, and an intermediate portion of the plane is used as a lowermost surface. A plurality of step surfaces are provided stepwise from the portion toward both ends in the longitudinal direction, and the lengths in the longitudinal direction of the step surfaces having the same height in the two stepped step surfaces facing both ends are formed as asymmetric. .
したがって、電極(個別電極)に当接される振動板の離脱時に発生する傾斜面を利用して吐出室内のインクの流れを制御することができる。また、インクの流れを制御できるとともに、ノズル孔から吐出させるインクの吐出量を調節することも可能になる。すなわち、液滴吐出ヘッドの用途に応じた使い分けをすることができ、ユーザの要求する目的及び用途に応じた設定が可能となっている。 Therefore, it is possible to control the flow of ink in the discharge chamber by using the inclined surface generated when the diaphragm abutted on the electrode (individual electrode) is detached. In addition, the flow of ink can be controlled, and the amount of ink discharged from the nozzle holes can be adjusted. In other words, it can be used properly according to the use of the droplet discharge head, and can be set according to the purpose and use requested by the user.
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、ガラス溝に、その平面の中間部を最下段の面として該中間部から長手方向の両端に向かって階段状に複数の段面を形成して、個別電極の両端に向かう2つの階段状段面における同じ高さの段面の長手方向長さを非対称としたことを特徴とする。 In the method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, a plurality of step surfaces are formed stepwise from the intermediate portion toward both ends in the longitudinal direction in the glass groove, with the intermediate portion of the plane being the lowest step surface. The longitudinal lengths of the step surfaces having the same height in the two stepped step surfaces facing both ends of the individual electrode are asymmetric.
したがって、電極(個別電極)に当接される振動板の離脱時に発生する傾斜面を利用して吐出室内のインクの流れを制御することができる。また、インクの流れを制御できるとともに、ノズル孔から吐出させるインクの吐出量を調節することも可能になる。すなわち、液滴吐出ヘッドの用途に応じた使い分けをすることができ、ユーザの要求する目的及び用途に応じた設定が可能となっている。 Therefore, it is possible to control the flow of ink in the discharge chamber by using the inclined surface generated when the diaphragm abutted on the electrode (individual electrode) is detached. In addition, the flow of ink can be controlled, and the amount of ink discharged from the nozzle holes can be adjusted. In other words, it can be used properly according to the use of the droplet discharge head, and can be set according to the purpose and use requested by the user.
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、個別電極をスパッタにより形成することを特徴とする。したがって、特別な工程を要することなく液滴吐出ヘッドを製造することができる。また、本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上述の液滴吐出ヘッドの製造方法を含むことを特徴とする。したがって、上述した液滴吐出ヘッドの製造方法による効果と同じ効果を有している。 The manufacturing method of the droplet discharge head according to the present invention is characterized in that the individual electrodes are formed by sputtering. Therefore, the droplet discharge head can be manufactured without requiring a special process. In addition, a method for manufacturing a droplet discharge device according to the present invention includes the above-described method for manufacturing a droplet discharge head. Therefore, it has the same effect as the above-described manufacturing method of the droplet discharge head.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る液滴吐出ヘッド100の分解斜視図である。図2は、液滴吐出ヘッド100の概略構成を示す断面図である。図1及び図2に基づいて、液滴吐出ヘッド100の構成及び動作について説明する。なお、実施の形態では、静電駆動方式で駆動する静電アクチュエータを搭載したデバイスの代表として、ノズル基板の表面側に設けられたノズル孔から液滴を吐出するフェイスイジェクトタイプの液滴吐出ヘッドを例に説明するものとする。また、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view of a
図1に示すように、この液滴吐出ヘッド100は、ノズル基板10、キャビティ基板20及びガラス基板30の3つの基板が順に積層されるように接合された3層構造を特徴としている。このキャビティ基板20の一方の面(上面)にはノズル基板10が接合されており、他方の面(下面)にはガラス基板30が接合されている。すなわち、キャビティ基板20をガラス基板30とノズル基板10とが上下から挟む構造となっている。
As shown in FIG. 1, this
この実施の形態では、ガラス基板30とキャビティ基板20とは陽極接合により接合するものとし、キャビティ基板20とノズル基板10とはエポキシ樹脂等の接着剤を用いて接合するものとして説明する。また、液滴吐出ヘッド100のガラス基板30に形成する個別電極31は、図示省略のドライバIC等の電力供給手段によって駆動信号(パルス電圧)が供給されるようになっている。
In this embodiment, it is assumed that the
[ガラス基板30]
ガラス基板30は、たとえば、厚さ1mmのホウ珪酸ガラス等のガラスを主要な材料として形成するとよい。ここでは、ガラス基板30がホウ珪酸ガラスで形成されている場合を例に示すが、ガラス基板30を単結晶シリコンで形成してもよい。このガラス基板30の表面には、後述するキャビティ基板20の吐出室21となる凹部21aの形状に合わせて複数のガラス溝32が形成されている。
[Glass substrate 30]
The
また、このガラス溝32の内部(特に底部)には、固定電極となる個別電極31が、一定の間隔を有してキャビティ基板20の各吐出室21(振動板22)と対向するように作製されている。そして、このガラス溝32は、その一部が個別電極31を装着できるように、これらの形状に類似したやや大きめの形状にパターン形成されている。この個別電極31は、たとえばITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)を0.1μmの厚さでスパッタして作製するとよい。
In addition, inside the glass groove 32 (particularly at the bottom), the
さらに、個別電極31は、リード部33及び端子部34が一体となって作製されている。そして、個別電極31は、その一端(端子部34)が図示省略の電力供給手段と接続されており、その電力供給手段から個別電極31に駆動信号が供給されるようになっている。なお、特に区別する必要がない限り、リード部33と端子部34とを組み合わせて個別電極31として説明するものとする。
Further, the
ここで、実施の形態1の特徴部分であるガラス溝32の詳細について説明する。
このガラス溝32の底面には、ガラス溝32(または、個別電極31)の長手方向(長辺方向)に3段の階段状の段面部40、50及び60が設けられている。この段面とは、所定の高さの段差を有する面のことをいうものとする。そして、これらの段面部40、50及び60上に同数の段面を持つ個別電極31が形成されている。したがって、図2に示すように、個別電極31は、ガラス基板30とキャビティ基板20との接合時において、振動板22との間に階段状のギャップ長G1、G2及びG3を有する構成となっている。このギャップ長G1、G2及びG3は、振動板22の下面に形成された絶縁膜24の表面(下面)と階段状に形成された個別電極31の表面との距離である。
Here, the detail of the glass groove |
On the bottom surface of the
また、段面部40及び50は、長手方向に対して2つの分割された同じ高さの部分で構成されている。つまり、段面部40は、段面部40a及び段面部40bで構成されており、段面部50は、段面部50a及び段面部50bで構成されている。そして、これらの段面部の長さに差を設けている。すなわち、同じ高さの段面部の長さを非対称としているのである。図1及び図2では、ノズル孔11に近い方の段面部(段面部40a及び段面部50a)を、ノズル孔11に遠い方の段面部(段面部40b及び段面部50b)よりも短く形成している。
Moreover, the
このように、同じ高さの段面部の長さを非対称とすることにより、吐出室21内のインクの流れを制御するようにしている。つまり、同じ高さの段面部の長さを非対称にすると、振動板22が個別電極31に当接維持される時間に差が生じることになり、このことを利用して吐出室21内のインクの流れを制御するようにしている。図1に示すように、段面部40a及び段面部50aが段面部40b及び段面部50bよりも短い場合、当接されている振動板22は、段面部40a及び段面部50aの方から離脱する。
In this way, the flow of ink in the
したがって、ノズル孔11から吐出させるインク滴の量を少なくしたい場合に有効である(詳細については、図3及び図4で説明する)。反対に、ノズル孔11から吐出させるインク滴の量を多くしたい場合には、ノズル孔11に近い方の段面部(段面部40a及び段面部50a)を、ノズル孔11に遠い方の段面部(段面部40b及び段面部50b)よりも長く形成すればよい。また、各ノズル孔11の吐出量を変化させるように、個別電極31毎に段面を非対称にさせてもよい(図8及び図9参照)。
Therefore, it is effective when it is desired to reduce the amount of ink droplets ejected from the nozzle hole 11 (details will be described with reference to FIGS. 3 and 4). On the other hand, when it is desired to increase the amount of ink droplets ejected from the
ガラス基板30とキャビティ基板20とを接合すると、振動板22と個別電極31との間には、振動板22が撓む(変位する)ことができる一定のギャップ(空隙)が、ガラス基板30のガラス溝32により形成されるようになっている。このガラス溝32は、上述したように、階段状の段面部が設けられているので、ギャップは、その段面部に応じたギャップ長(すなわち、ギャップ長G1、G2及びG3)を有するようになっている。なお、ガラス基板30には、図示省略の外部のインクタンクから供給される液体を取り入れる流路となるインク供給穴25が設けられている。
When the
この液滴吐出ヘッド100は、複数の個別電極31が長辺及び短辺を有する長方形状に形成されており、この個別電極31が、互いの長辺が平行になるように配置されている。そして、図1では、個別電極31の短辺方向に伸びる2つの電極列を示している。なお、個別電極31の短辺が長辺に対して斜めに形成されており、個別電極31が細長い平行四辺形状になっている場合には、長辺方向に直角方向に伸びる電極列を形成するようにすればよい。
In the
[キャビティ基板20]
キャビティ基板20は、たとえば厚さ約50μm(マイクロメートル)のシリコン単結晶基板(以下、単にシリコン基板と称する)を主要な材料として構成されている。このキャビティ基板20には、底壁が振動板22となる吐出室(または、圧力室)21となる凹部21aが複数形成されている。この吐出室21は、個別電極31の電極列に対応して形成されるようになっている。
[Cavity substrate 20]
The
さらに、キャビティ基板20の下面(ガラス基板30と対向する面)には、振動板22と個別電極31との間を電気的に絶縁するためのTEOS膜(ここでは、Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane:テトラエトキシシラン(珪酸エチル)を用いてできるSiO2 膜をいう)からなる絶縁膜24をプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition:TEOS−pCVDともいう)法を用いて、0.1μm成膜している。これは、振動板22の駆動時における絶縁破壊及びショートを防止するためと、インク等の液滴によるキャビティ基板20のエッチングを防止するためのものである。
Furthermore, on the lower surface of the cavity substrate 20 (the surface facing the glass substrate 30), a TEOS film (herein, tetraethylsilane: tetraethoxysilane) for electrically insulating between the
ここでは、絶縁膜24がTEOS膜である場合を示しているが、これに限定するものではなく、絶縁性能が向上する物質であればよい。たとえば、Al2O3(酸化アルミニウム(アルミナ))を用いてもよい。また、キャビティ基板20にも、インク供給穴25が設けられている(ガラス基板30に設けられたインク供給穴25と連通するようになっている)。さらに、図示省略の電力供給手段から振動板22に個別電極31と反対の極性の電荷を供給する際の端子となる共通電極端子27を備えている。
Although the case where the insulating
なお、振動板22は、高濃度のボロンドープ層で形成するようにしてもよい。水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液による単結晶シリコンのエッチングにおけるエッチングレートは、ドーパントがボロンの場合、約5×1019atoms/cm3 以上の高濃度の領域において、非常に小さくなる。このため、振動板22の部分を高濃度のボロンドープ層とし、アルカリ溶液による異方性エッチングによって吐出室21を形成する際に、ボロンドープ層が露出してエッチングレートが極端に小さくなる、いわゆるエッチングストップ技術を用いることにより、振動板22を所望の厚さに形成することができる。
The
[ノズル基板10]
ノズル基板10は、たとえば厚さ約100μmのシリコン基板を主要な材料として構成されている。そして、キャビティ基板20の上面(ガラス基板30を接合する面の反対面)と接合している。ノズル基板10の上面には、吐出室21と連通するノズル孔11が複数形成されている。各ノズル孔11は、吐出室21から移送された液滴を外部に吐出するようになっている。なお、ノズル孔11を複数段(たとえば、2段)で形成すると、液滴を吐出する際の直進性の向上が期待できる。
[Nozzle substrate 10]
The
下面にはオリフィス12となる細溝を設け、吐出室21とリザーバ23となる凹部とを連通させる。ここでは、ノズル孔11を有するノズル基板10を上面とし、ガラス基板30を下面として説明するが、実際に用いられる場合には、ノズル基板10の方がガラス基板30よりも下面となることが多い。なお、実施の形態1では、ノズル基板10にオリフィス12が形成されている場合を例に示しているが、キャビティ基板20にオリフィス12を形成するようにしてもよい。また、ノズル基板10には、振動板22によりリザーバ23側の液体に加わる圧力を緩衝するためのダイヤフラム13が設けられている。
A narrow groove serving as the
ここで、液滴吐出ヘッド100の動作について説明する。リザーバ23には、インク供給穴15を介して外部からインク等の液滴が供給されている。また、吐出室21には、供給口32を介してリザーバ23から液滴が供給されている。そして、ドライバIC等の電力供給手段によって選択された個別電極31には0V〜40V程度のパルス電圧が印可され、その個別電極31を正に帯電させる。
Here, the operation of the
このとき、共通電極端子27を介してキャビティ基板20には負の極性を有する電荷が供給され、正に帯電された個別電極31に対応する振動板22を相対的に負に帯電させる。そのため、選択された個別電極31と振動板22との間では静電気力が発生することになる。そうすると、振動板22は、静電気力によって個別電極31側に引き寄せられて撓むことになる。
At this time, charge having a negative polarity is supplied to the
つまり、個別電極31は前述のように長手方向の中央部が最も低くなるように複数段の段面部40、50及び60が階段状に設けられており、それに伴ってギャップ長も階段状に大きくなっているので、振動板22が段面部40から段面部60まで順送りで変位していき、個別電極31に引き寄せられて当接することになる。これによって吐出室21の容積が増大する。
That is, as described above, the
その後、個別電極31への電荷の供給を止めると、振動板22と個別電極31との間の静電気力がなくなり、振動板22はその弾性力により元の状態に復元する。このとき、吐出室21の容積が急激に減少するため、吐出室21内部の圧力が急激に上昇する。これにより、吐出室21内のインクの一部がインク滴としてノズル孔11より吐出されることになる。この液滴が、たとえば記録紙に着弾することによって印刷等が行われるようになっている。その後、液滴がリザーバ23から供給口32を通じて吐出室21内に補給され、初期状態に戻る。
Thereafter, when the supply of electric charges to the
図3は、振動板22が個別電極31に当接している状態を示す説明図である。図4は、個別電極31に当接していた振動板22が離脱する際の状態を示す説明図である。図3及び図3に基づいて、吐出室21内におけるインクの流れの制御について説明する。この液滴吐出ヘッド100において、振動板22と個別電極31との間に、ギャップ長G1に対応する部分の振動板22が個別電極31に当接するのに必要十分な電圧を印加すると、振動板22がギャップ長の最も小さい1段目の個別電極31に当接し保持される。
FIG. 3 is an explanatory view showing a state in which the
このとき、ギャップ長G1とギャップ長G2とに対応する境界部分では、ギャップ長が一時的に(ギャップ長G2−ギャップ長G1)となる。それにより、大きな静電吸引力が振動板22に作用するため、次のギャップ長G2に対応する部分の振動板22も、対向電極31に同一電圧にて当接する。このように順送りの作用が、ギャップ長の最も大きいG3に対応する部分まで連続して誘発される。
At this time, the gap length temporarily becomes (gap length G2−gap length G1) at the boundary portion corresponding to the gap length G1 and the gap length G2. Thereby, since a large electrostatic attraction force acts on the
したがって、結局、ギャップ長G1に対応する部分の振動板22が対向電極31に当接するのに必要十分な電圧で、振動板22の全体が対向電極31に当接可能となる。このように、振動板22が対向電極31の各段に沿って順に当接する仕方もしくは当接状態を「連成当接」と呼ぶことにする。なお、振動板22は、必ずしも対向電極31の全ての段面部に当接させる必要はない。たとえば、最下段の対向電極31に振動板22が当接しない場合もあるが、このような状態も「連成当接」の概念に含むものとする。
Accordingly, the
どの段面部まで振動板22を当接させるかは、個別電極31に駆動信号を供給する電力供給手段によって制御される。つまり、この電力供給手段により供給される駆動信号の供給時間を調整することで、当接位置を制御するとよい。したがって、実施の形態1に係る液滴吐出ヘッド100は、駆動電圧を上げることなく、もしくは低い駆動電圧でも、振動板22の変位を大きくすることができる。そのため、インク吐出量を安定して確保することができる。
The step surface portion to which the
さらに、段面部40の段面部40aと段面部40bとでは、ガラス溝32の長手方向に対する長さが非対称となるように形成されている。段面部50についても同様である。こうすることにより、連成当接させた振動板22の離脱時の傾きを利用して、吐出室21内のインクの流れを制御している。図4に示すように、振動板22は、長さの短い段面部(ここでは、段面部50a)から離脱する。このとき、振動板22には所定の傾斜面が生ずることになる。
Furthermore, the
すなわち、そのとき生じる傾斜面を利用することによって、吐出室21内のインクの流れを制御するのである。たとえば、図4に示すように、ノズル孔11から吐出させるインク滴の量が少ない方が好ましい条件の元で液滴吐出ヘッド100を使用する場合には、ノズル孔11に近い方の段面部を短くしておけば、吐出室21内のインクの多くは、ノズル孔11とは反対方向(図に示す矢印方向)に流れることになる。逆に、ノズル孔11から吐出させるインク滴の量が多い方が好ましい条件の元で液滴吐出ヘッド100を使用する場合には、ノズル孔11に近い方の段面部を長くすればよい。
That is, the flow of ink in the
このように、液滴吐出ヘッド100は、ガラス基板30のガラス溝32の底面が長手方向に階段状の段面部40、50及び60を有し、その底面上に形成される個別電極31が同数の階段状のギャップ長G1〜G3を有するように形成されているので、駆動時、振動板22の弾性変形が図3に示すように個別電極31の段面部に沿って連成当接する。したがって、吐出室21の容積増加が大きくなり、その結果、駆動電圧を上げなくても必要なインク吐出量を確保することができる。
As described above, the
さらに、段面部40及び段面部50を構成する段面部40a及び段面部40bと、段面部50a及び段面部50bとの長さを非対称としてあるので、液滴吐出ヘッド100の用途に応じた使い分けをすることが可能になっている。したがって、連成当接させる位置によってインク滴の量を調整することができるとともに、連成当接の離脱する際の傾斜面を利用することによって吐出室21内のインクの流れを制御することができるようになっている。
Furthermore, since the lengths of the stepped
なお、ギャップ長G1〜G3の深さを特に限定するものではない。たとえば、最も大きい(深い)ギャップ長G3は、140μm、最も小さい(浅い)ギャップ長G1は、80μmとすればよい。また、個別電極31の各段の段面は、ガラス溝32の中央部に行くに従って小さくなるように形成されていることが好ましい。このようにすると、ギャップ長が最も小さい部分において振動板22と対向電極31が当接する駆動電圧で、振動板22の全体を対向電極31に当接しやすくなるからである。
Note that the depths of the gap lengths G1 to G3 are not particularly limited. For example, the largest (deep) gap length G3 may be 140 μm, and the smallest (shallow) gap length G1 may be 80 μm. In addition, the step surface of each step of the
さらに、実施の形態1では、段面部を3つ形成している場合を例に説明したが、これに限定するものではない。たとえば、段面部が2つ以下でもよく、4つ以上あってもよく、液滴吐出ヘッド100の用途に応じて、段面部の個数を設定するとよい。また、段面部40a及び40bと、段面部50a及び段面部50bとの長さを特に限定するものではない。たとえば、吐出室21内におけるインクの流れを考慮して、各段面部の長さを決定するとよい。
Furthermore, in
次に、図面に基づいてガラス基板30の製造工程について説明する。
図5〜図7は、ガラス基板30の製造工程を示す縦断面図である。ここでは、たとえば3段の段面部(段面部40〜段面部60)を有するガラス基板30の製造方法を例に示すが、これに限定するものではない。なお、以下の説明における基板の厚さやエッチングも深さ等はあくまでも一例であり、本発明を限定するものではない。
Next, the manufacturing process of the
5-7 is a longitudinal cross-sectional view which shows the manufacturing process of the
まず、所定の厚さ(たとえば、1mmの厚さ)に加工された硼珪酸系のガラス基板30aを用意する(図5(a))。次に、このガラス基板30aの表面に、たとえばスパッタによりクロム(Cr)からなるエッチングマスク80を形成し、フォトリソグラフィーによってエッチングマスク80の表面に所定形状の図示省略のレジストをパターニングしてエッチングを行い、エッチングマスク80にガラス溝32の3段目の段面部60に対応する形状の開口部を形成する(図5(b))。
First, a
それから、たとえばフッ酸水溶液でガラス基板30aをエッチングすることにより、段面部60を形成していく(図5(c))。そして、レジストを有機剥離液等で剥離後、ガラス基板30aをクロムエッチング液に浸しエッチングマスク80を除去する(図5(d))。次に、ガラス基板30aの端から段面部50までの部分を覆うように、フォトリソグラフィーによって2回目のエッチングマスク81のパターニングとエッチングを行う(図5(e))。
Then, for example, the stepped
すなわち、図5(d)のガラス基板30aの表面にたとえばスパッタによりクロムからなるエッチングマスク81を形成し、フォトリソグラフィーによってエッチングマスク81の表面に所定形状の図示省略のレジストをパターニングしてエッチングを行い、エッチングマスク81に3段目の段面部60と2段目の段面部50を形成していく。そして、たとえばフッ酸水溶液でガラス基板30aをエッチングすることにより、段面部50及び段面部60の部分を掘り下げる(図6(f))。
That is, an
次に、レジストを有機剥離液等で剥離後、ガラス基板30aをクロムエッチング液に浸しエッチングマスク81を除去すれば、2段目及び3段目までの段面部50及び段面部60が階段状に形成される(図6(g))。なお、段面部50は、段面部50a及び段面部50bで構成されており、段面部50aのガラス基板30a長手方向の長さは、段面部50bのガラス基板30a長手方向の長さよりも短く形成されている。
Next, after stripping the resist with an organic stripping solution or the like, if the
それから、ガラス基板30aの端から1段目の段面部40までの表面部分を覆うように、フォトリソグラフィーによって3回目のエッチングマスク82のパターニングとエッチングを行う(図6(h))。すなわち、図6(g)のガラス基板30aの表面に、たとえばスパッタによりクロムからなるエッチングマスク82を形成し、フォトリソグラフィーによってエッチングマスク82の表面に所定形状の図示省略のレジストをパターニングしてエッチングを行い、エッチングマスク82に1段目から3段目の段面部を形成する。
Then, the
そして、たとえばフッ酸水溶液でガラス基板30aをエッチングすることにより、1段目の段面部40を掘り下げる(図6(i))。ついで、レジストを有機剥離液等で剥離後、ガラス基板30aをクロムエッチング液に浸しエッチングマスク82を除去すれば、1段目から3段目までの段面部40〜60が階段状に形成される(図6(j))。なお、段面部40は、段面部40a及び段面部40bで構成されており、段面部40aのガラス基板30a長手方向の長さは、段面部40bのガラス基板30a長手方向の長さよりも短く形成されている。
Then, for example, by etching the
このように、エッチングマスク80〜エッチングマスク82を計3回それぞれパターニングとエッチングを繰り返し行うことにより、ガラス基板30aの底面に3段の段面部40〜60を形成することができる。なお、各段面部の深さ(ギャップ長G1〜G3)は、エッチング時間を調整することにより所要の寸法に形成することができる。また、各段面部の深さ及び長さを特に限定するものではない。
As described above, the patterning and etching of the
その後、このガラス基板30aのガラス溝を含む全面に、たとえばITO(Indium Tin Oxide)膜85をスパッタにより成膜する(図7(k))。ITO膜85の厚さは、階段状に形成されたガラス溝32のいずれの段面よりも厚く形成する。たとえば、厚さ0.1μmとなるように成膜するとよい。そして、フォトリソグラフィーによって図示省略のレジストをパターニングしてエッチングすることにより、個別電極31の部分に対応するITOパターンを形成する(図7(l))。
Thereafter, for example, an ITO (Indium Tin Oxide)
すなわち、個別電極31は、階段状の段面部40〜60上に形成されることになり、ギャップに複数のギャップ長G1〜G3ができるのである。なお、ここでは、この対向電極31の材料がITOである場合を例に説明したが、これに限定するものではない。たとえば、クロム等の金属等を用いてもよい。但し、ITOは、透明であるので放電したかどうかの確認が行いやすいことなどの理由から、一般にITOが用いられることが多い。
That is, the
以上のように、ガラス基板30が作製される。その後、このガラス基板30に、振動板22を個別電極31に対向させて絶縁膜24を介してキャビティ基板20を陽極接合し、更にそのキャビティ基板20にノズル基板10をエポキシ樹脂等の接着剤を用いて接合することにより液滴吐出ヘッド100が作製される。なお、ここでは、被加工基板としてガラス基板30aを用いた場合を例に説明したが、基板材料は特に限定されるものではなく、たとえばシリコン基板を用いてもよい。
As described above, the
なお、ここでは、段面部が3段(段面部40〜60)の製造工程を例に説明したが、段面部の数を3段に限定するものではない。たとえば、段面部が2段以下であってもよく、4段以上あってもよい。また、各段面部の深さ及び長さは、液滴吐出ヘッド100が使用される用途に応じて設定するとよい。たとえば、インク滴を多く吐出させたいのであれば、ノズル孔11に近い方の段面部を短く形成すればよく、逆にインク滴を少なく吐出させたいのであれば、ノズル孔11に近い方の段面部を長く形成すればよい。
In addition, although the manufacturing process of the step surface portion has three steps (
実施の形態2.
図8は、実施の形態2に係る液滴吐出ヘッドに用いられるガラス基板35の斜視図である。なお、実施の形態2では実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。すなわち、ガラス基板35のガラス溝32aに形成する段面部に違いを設けて、実施の形態1に係るガラス基板30と違いを設けている。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 8 is a perspective view of the
[ガラス基板35]
ガラス基板35は、たとえば、厚さ1mmのホウ珪酸ガラス等のガラスを主要な材料として形成するとよい。ここでは、ガラス基板35がホウ珪酸ガラスで形成されている場合を例に示すが、ガラス基板35を単結晶シリコンで形成してもよい。このガラス基板35の表面には、複数のガラス溝32aが形成されている。
[Glass substrate 35]
The
ここで、実施の形態2の特徴部分であるガラス溝32aの詳細について説明する。
このガラス溝32aの底面には、ガラス溝32aの長手方向に3段の階段状の段面部が設けられている。そして、この段面部上に同数の段面部を持つ個別電極31が形成されている。なお、実施の形態2では、個別電極31の電極列に対応させたガラス溝32aの一方の列(紙面左側)においてはノズル孔11に近い方の各段面部を、ノズル孔11に遠い方の各段面部より短く形成しており、他方の列(紙面右側)においてはノズル孔11に近い方の各段面部を、ノズル孔11に遠い方の各段面部より長く形成している。
Here, the details of the
On the bottom surface of the
すなわち、吐出させたいインク滴の量を列に応じて設定することが可能になっている。したがって、段面部の長さを非対称とすることにより、吐出室21内のインクの流れを制御するようにしつつ、吐出させるインク滴の量についても調整可能としているのである。このようにすれば、液滴吐出ヘッド100の用途に応じた使い分けを更に細かく設定することが可能となる。
That is, the amount of ink droplets to be ejected can be set according to the column. Therefore, by making the length of the stepped portion asymmetric, the amount of ink droplets to be ejected can be adjusted while controlling the flow of ink in the
実施の形態3.
図9は、実施の形態3に係る液滴吐出ヘッドに用いられるガラス基板36の斜視図である。なお、実施の形態3では実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。すなわち、ガラス基板36のガラス溝32bに形成する段面部に違いを設けて、実施の形態1に係るガラス基板30と違いを設けている。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 9 is a perspective view of the
[ガラス基板36]
ガラス基板36は、たとえば、厚さ1mmのホウ珪酸ガラス等のガラスを主要な材料として形成するとよい。ここでは、ガラス基板36がホウ珪酸ガラスで形成されている場合を例に示すが、ガラス基板36を単結晶シリコンで形成してもよい。このガラス基板36の表面には、複数のガラス溝32bが形成されている。
[Glass substrate 36]
The
ここで、実施の形態3の特徴部分であるガラス溝32bの詳細について説明する。
このガラス溝32bの底面には、ガラス溝32bの長手方向に3段の階段状の段面部が設けられている。そして、この段面部上に同数の段面部を持つ個別電極31が形成されている。なお、実施の形態3では、個別電極31の電極列に対応させたガラス溝32bを一つ一つ交互に非対称の向きを変化させて設けるようにしている。
Here, the details of the
On the bottom surface of the
すなわち、一つのガラス溝ではノズル孔11に近い方の各段面部をノズル孔11に遠い方の各段面部より短く形成した場合、その隣り合うガラス溝ではノズル孔11に近い方の各段面部をノズル孔11に遠い方の各段面部より長く形成している。したがって、高密度化させたノズル孔11一つ一つにおいて、インク滴の吐出量を設定することが可能となっているのである。
That is, when each step surface portion closer to the
換言すれば、吐出させたいインク滴の量をノズル孔11に応じて設定することが可能になっている。したがって、段面部の長さを非対称とすることにより、吐出室21内のインクの流れを制御するようにしつつ、吐出させるインク滴の量についてもノズル孔11毎に調整可能としているのである。このようにすれば、液滴吐出ヘッド100の用途に応じた使い分けを更に細かく設定することが可能となる。なお、図8及び図9では、ガラス溝の形状の一例について説明したものであり、ここで説明した内容に限定するものでない。すなわち、ガラス溝毎に非対称の割合を変化させて各ノズル孔11から吐出させるインク滴の量を調整することが可能となっているのである。
In other words, the amount of ink droplets to be ejected can be set according to the
実施の形態4.
図10は、実施の形態4に係る液滴吐出ヘッド200の概略構成を示す断面図である。なお、実施の形態4では実施の形態1〜実施の形態3との相違点を中心に説明し、実施の形態1〜実施の形態3と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。すなわち、ガラス基板37に形成する個別電極31aに段面部(段面部41、51及び61)を設けて吐出室21内のインクの流れを制御するようになっている。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a
したがって、ガラス基板37に形成するガラス溝32cを一定の深さで形成することができる。この個別電極31aは、一般的にITOスパッタして作製するが、その際、段面部(段面部41、51及び61)を形成するようにスパッタして作成するようになっている。すなわち、ガラス溝32cに段面部を形成しなくてもよく、個別電極31aに段差をつけて形成するために、ガラス基板37をエッチングする工程等を省略することができ、製造工程にかかる手間を軽減することが可能となる。
Therefore, the glass groove 32c formed in the glass substrate 37 can be formed with a certain depth. The
実施の形態5.
図11は、実施の形態1〜4の液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置150の一例を示した斜視図である。図11に示す液滴吐出装置150は、一般的なインクジェットプリンタである。なお、この液滴吐出装置150は、周知の製造方法によって製造することができる。実施の形態1〜4で得られた液滴吐出ヘッドは、ガラス基板30、ガラス基板35、ガラス基板36及びガラス基板37において特徴を有するものである。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 11 is a perspective view showing an example of a
すなわち、実施の形態1〜4で得られた液滴吐出ヘッドは、振動板22を当接させる個別電極31及び個別電極31aに段面を設けて、振動板22が個別電極31及び個別電極31aから離脱する際に生じる傾斜面を利用して吐出室21内のインクの流れを制御するものである。この液滴吐出ヘッドを搭載する液滴吐出装置150も同様な効果を有することができ、用途に応じて搭載する液滴吐出ヘッドを決定するとよい。
That is, the droplet discharge heads obtained in the first to fourth embodiments are provided with stepped surfaces on the
なお、実施の形態1〜4で得られた液滴吐出ヘッドは、図11に示す液滴吐出装置150の他に、液滴を種々変更することで、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機EL表示装置の発光部分の形成、生体液体の吐出等にも適用することができる。また、実施の形態1〜4で得られた液滴吐出ヘッドは、圧電駆動方式の液滴吐出装置や、バブルジェット(登録商標)方式の液滴吐出装置にも使用できる。
In addition to the
なお、本発明の実施の形態に係る静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びに静電アクチュエータの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法は、上述の実施の形態で説明した内容に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において変更することができる。また、実施の形態1〜実施の形態4に係る液滴吐出ヘッドがガラス基板30、キャビティ基板20及びノズル基板10からなる3層構造である場合を例に説明したが、液滴吐出ヘッドがガラス基板、キャビティ基板、リザーバ基板及びノズルプレートからなる4層構造であってもよい。
The electrostatic actuator, the droplet discharge head, the droplet discharge device, the method for manufacturing the electrostatic actuator, the method for manufacturing the droplet discharge head, and the method for manufacturing the droplet discharge device according to the embodiment of the present invention are described above. The present invention is not limited to the contents described in the embodiment, and can be changed within the scope of the idea of the present invention. Moreover, although the case where the droplet discharge head according to the first to fourth embodiments has a three-layer structure including the
10 ノズル基板、11 ノズル孔、12 オリフィス、13 ダイヤフラム、20 キャビティ基板、21 吐出室(圧力室)、21a 凹部、22 振動板、23 リザーバ、24 絶縁膜、25 インク供給穴、27 共通電極端子、30 ガラス基板、30a ガラス基板、31 個別電極、31a 個別電極、32 ガラス溝、32a ガラス溝、32b ガラス溝、32c ガラス溝、33 リード部、34 端子部、35 ガラス基板、36 ガラス基板、37 ガラス基板、40 段面部、40a 段面部、40b 段面部、41 段面部、50 段面部、50a 段面部、50b 段面部、51 段面部、60 段面部、61 段面部、80 エッチングマスク、81 エッチングマスク、82 エッチングマスク、85 ITO膜、100 液滴吐出ヘッド、150 液滴吐出装置、200 液滴吐出ヘッド。
10 Nozzle Substrate, 11 Nozzle Hole, 12 Orifice, 13 Diaphragm, 20 Cavity Substrate, 21 Discharge Chamber (Pressure Chamber), 21a Recess, 22 Vibration Plate, 23 Reservoir, 24 Insulating Film, 25 Ink Supply Hole, 27 Common Electrode Terminal, 30 glass substrate, 30a glass substrate, 31 individual electrode, 31a individual electrode, 32 glass groove, 32a glass groove, 32b glass groove, 32c glass groove, 33 lead portion, 34 terminal portion, 35 glass substrate, 36 glass substrate, 37 glass Substrate, 40 step surface portion, 40a step surface portion, 40b step surface portion, 41 step surface portion, 50 step surface portion, 50a step surface portion, 50b step surface portion, 51 step surface portion, 60 step surface portion, 61 step surface portion, 80 etching mask, 81 etching mask, 82 Etching mask, 85 ITO film, 100 droplet ejection head, 150 droplet ejection device , 200 droplet discharge head.
Claims (8)
前記振動板に対向し前記振動板を駆動する個別電極が形成されたガラス基板と、
前記吐出室から移送される液滴を吐出するノズル孔が形成されたノズル基板とを備えた液滴吐出ヘッドであって、
前記個別電極は、
平面が細長形状で、その平面の中間部を最下段の面として該中間部から長手方向の両端に向かって階段状に複数の段面を有して形成されており、前記両端に向かう2つの階段状段面における同じ高さの段面の前記長手方向長さを非対称とした
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。 A cavity substrate in which a bottom wall forms a vibration plate and a discharge chamber for storing and discharging droplets is formed;
A glass substrate on which an individual electrode for driving the diaphragm facing the diaphragm is formed;
A droplet discharge head comprising a nozzle substrate on which nozzle holes for discharging droplets transferred from the discharge chamber are formed,
The individual electrodes are:
The flat surface has an elongated shape, and is formed with a plurality of step surfaces stepwise from the intermediate portion toward both ends in the longitudinal direction, with the middle portion of the plane being the lowest step surface. A droplet discharge head characterized in that the length in the longitudinal direction of the step surface having the same height in the stepped step surface is asymmetric.
前記ガラス溝に、その平面の中間部を最下段の面として該中間部から長手方向の両端に向かって階段状に複数の段面を形成して、前記個別電極の前記両端に向かう2つの階段状段面における同じ高さの段面の前記長手方向長さを非対称とした
ことを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。 A glass groove for installing the individual electrode on the glass substrate is provided,
In the glass groove, a plurality of step surfaces are formed stepwise from the intermediate portion toward both ends in the longitudinal direction, with the intermediate portion of the plane being the lowest step surface, and two steps toward the both ends of the individual electrode The droplet discharge head according to claim 1, wherein the lengths in the longitudinal direction of the step surfaces having the same height in the shape step surface are asymmetric.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の液滴吐出ヘッド。 3. The liquid according to claim 1, wherein an asymmetry of the length in the longitudinal direction of the step surfaces having the same height in the two stepped step surfaces facing the both ends can be set for each of the individual electrodes. Drop ejection head.
ことを特徴とする液滴吐出装置。 A droplet discharge apparatus comprising the droplet discharge head according to claim 1.
前記吐出室から移送される液滴を吐出するノズル孔が形成されたノズル基板を、前記キャビティ基板に接合する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記ガラス基板に前記個別電極を設置するためのガラス溝を設け、
前記個別電極に、平面が細長形状で、その平面の中間部を最下段の面として該中間部から長手方向の両端に向かって階段状に複数の段面を設け、前記両端に向かう2つの階段状段面における同じ高さの段面の前記長手方向長さを非対称として形成した
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 A cavity substrate having a bottom wall forming a vibration plate to form a discharge chamber for collecting and discharging droplets, and a glass substrate on which an individual electrode for driving the vibration plate is formed facing the vibration plate. Bonding with a gap between the plate and the individual electrodes;
A method of manufacturing a droplet discharge head for bonding a nozzle substrate formed with a nozzle hole for discharging a droplet transferred from the discharge chamber to the cavity substrate,
A glass groove for installing the individual electrode on the glass substrate is provided,
The individual electrode is provided with a plurality of step surfaces in a staircase shape from the intermediate portion toward both ends in the longitudinal direction, with the middle portion of the plane being the lowermost step surface, and two steps toward the both ends. A method for manufacturing a droplet discharge head, wherein the lengths in the longitudinal direction of stepped surfaces having the same height on the stepped surface are asymmetric.
ことを特徴とする請求項5に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。 In the glass groove, a plurality of step surfaces are formed stepwise from the intermediate portion toward both ends in the longitudinal direction, with the intermediate portion of the plane being the lowest step surface, and two steps toward the both ends of the individual electrode The length in the longitudinal direction of the step surface of the same height in the shape step surface is asymmetric
The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 5.
ことを特徴とする請求項5または6に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。 The method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 5, wherein the individual electrodes are formed by sputtering.
ことを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。
A method for manufacturing a droplet discharge device, comprising the method for manufacturing a droplet discharge head according to any one of claims 5 to 7.
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