JP2009124840A - Electrostatic actuator, droplet discharge head, and droplet discharge device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェットヘッド等に用いられる静電アクチュエータ、その静電アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。 The present invention relates to an electrostatic actuator used for an inkjet head or the like, a droplet discharge head and a droplet discharge device including the electrostatic actuator.
インクジェット記録装置は、高速印字が可能、記録時の騒音が極めて小さい、インクの自由度が高い、安価な普通紙を使用できる等の多くの利点を有する。近年、インクジェット記録装置の中でも、記録が必要なときにのみインク液滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマンド方式のインクジェット記録装置が主流となっている。このインク・オン・デマンド方式のインクジェット記録装置は、記録に不要なインク液滴の回収を必要としない等の利点がある。 An ink jet recording apparatus has many advantages such as high-speed printing, extremely low noise during recording, high degree of freedom of ink, and use of inexpensive plain paper. In recent years, so-called ink-on-demand ink jet recording apparatuses, which eject ink droplets only when recording is necessary, have become mainstream among ink jet recording apparatuses. This ink-on-demand ink jet recording apparatus has an advantage that it does not require collection of ink droplets unnecessary for recording.
このインク・オン・デマンド方式のインクジェット記録装置には、インク液滴を吐出させる方法として、駆動手段に振動板とそれに対向する個別電極を備えた静電アクチュエータを利用した、いわゆる静電駆動方式のインクジェット記録装置がある。また、駆動手段に圧電素子(ピエゾ素子)を利用した、いわゆる圧電駆動方式のインクジェット記録装置や、発熱素子等を利用した、いわゆるバブルジェット(登録商標)方式のインクジェット記録装置等がある。 In this ink-on-demand ink jet recording apparatus, as a method for ejecting ink droplets, a so-called electrostatic drive system using an electrostatic actuator having a vibration plate and an individual electrode facing the drive means as a drive means. There is an ink jet recording apparatus. In addition, there are so-called piezoelectric drive type ink jet recording apparatuses that use piezoelectric elements (piezo elements) as driving means, and so-called bubble jet (registered trademark) type ink jet recording apparatuses that use heating elements and the like.
静電駆動方式の記録装置のインクジェットヘッドは、振動板と個別電極とを帯電させることにより、振動板を個別電極側に吸引して撓ませ、その後、帯電を停止させて振動板を元の状態に復帰させることでインク吐出圧力を得ている。この際、振動板が個別電極に貼り付かないように、振動板と個別電極との間には、短絡を防止するための絶縁膜が形成されている。 The inkjet head of the electrostatic drive type recording device charges the diaphragm and the individual electrodes, attracts the diaphragm to the individual electrode side and bends it, and then stops charging to return the diaphragm to its original state. The ink discharge pressure is obtained by returning to. At this time, an insulating film for preventing a short circuit is formed between the diaphragm and the individual electrode so that the diaphragm does not stick to the individual electrode.
静電駆動方式のインクジェットヘッドでは、できるだけ低い電圧で振動板を大きく変位させて、多くの液滴を吐出させることが効率的である。このため、振動板を駆動するための個別電極を、振動板の短辺または長辺方向に沿って階段状に形成することで、比較的低い電圧でより大きな振動板の変位を得る等の発明が従来から提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1のように個別電極を階段状に形成することは、個別電極を形成している電極基板に予め複数の段差を形成すること等が必要となり、その構造も複雑化する。 However, forming individual electrodes in a stepped manner as in Patent Document 1 requires forming a plurality of steps in advance on the electrode substrate on which the individual electrodes are formed, which complicates the structure.
本発明は、上記課題に鑑み、簡易な構成でありながら、より低い電圧でより大きな振動板の変位を得ることができる静電アクチュエータを提案し、さらに、それを利用した液滴吐出ヘッドや液滴吐出装置を得ることを目的とする。 In view of the above problems, the present invention proposes an electrostatic actuator that can obtain a larger displacement of a diaphragm at a lower voltage while having a simple configuration, and further, a droplet discharge head and a liquid using the electrostatic actuator. It aims at obtaining a droplet discharge device.
本発明に係る静電アクチュエータは、可撓性を有した振動板と、振動板にギャップを隔てて対向する対向電極と、振動板の対向電極との対峙部に形成された絶縁膜とを備え、絶縁膜を、酸化シリコンよりも比誘電率が高く、振動板と対向電極との間に印加した電圧に応じて歪む圧電体の膜としたものである。
この構成の静電アクチュエータは、振動板と対向電極との間に電圧を印加すると、圧電体の膜が歪むため、それに伴って(それに起因して)振動板が撓み、振動板と対向電極との間のギャップが狭まる。さらに、その狭くなったギャップに静電力が作用して、振動板が対向電極側に撓む。静電力はギャップの2乗に反比例するため、ギャップが狭くなった分少ない電圧で振動板を変位させることができる。これにより、従来必要とされた電圧より低い電圧で大きな振動板の変位を得ることが可能となる。
An electrostatic actuator according to the present invention includes a flexible diaphragm, a counter electrode facing the diaphragm with a gap therebetween, and an insulating film formed on a facing portion of the counter electrode of the diaphragm. The insulating film is a piezoelectric film having a relative dielectric constant higher than that of silicon oxide and distorted according to the voltage applied between the diaphragm and the counter electrode.
In the electrostatic actuator having this configuration, when a voltage is applied between the diaphragm and the counter electrode, the piezoelectric film is distorted. The gap between is narrowed. Furthermore, an electrostatic force acts on the narrow gap, and the diaphragm bends toward the counter electrode. Since the electrostatic force is inversely proportional to the square of the gap, the diaphragm can be displaced with a smaller voltage as the gap becomes narrower. Thereby, it is possible to obtain a large displacement of the diaphragm at a voltage lower than that conventionally required.
また、電圧印加前の振動板と対向電極との間のギャップ量を、振動板と対向電極とに予め定めた電圧を印加した際に、圧電体の膜の圧電力による振動板の撓み量と、振動板と対向電極との間に生じた静電力による振動板の撓み量とを足した量とするのが好ましい。
これにより、振動板と対向電極とに予め定めた電圧を印加したときに、振動板が対向電極に当接し、振動板の大きな変位量が確保できることになる。
The amount of gap between the diaphragm and the counter electrode before voltage application is determined by the amount of deflection of the diaphragm due to the piezoelectric film's piezoelectric power when a predetermined voltage is applied to the diaphragm and the counter electrode. It is preferable to add the amount of deflection of the diaphragm due to the electrostatic force generated between the diaphragm and the counter electrode.
Thereby, when a predetermined voltage is applied to the diaphragm and the counter electrode, the diaphragm comes into contact with the counter electrode, and a large displacement amount of the diaphragm can be secured.
また、振動板がシリコン基板に形成され、対向電極がガラス基板に形成されており、圧電体の膜が振動板の対向電極との対峙部にのみ形成されていて、シリコン基板とガラス基板とが、圧電体の膜のない部分で陽極接合されていることが好ましい。
このように、圧電体の膜が振動板の対向電極との対峙部にのみ配置されて、シリコン基板とガラス基板とが圧電体の膜のない部分で陽極接合されていれば、その接合品質が向上し、静電アクチュエータの品質も向上する。
In addition, the diaphragm is formed on the silicon substrate, the counter electrode is formed on the glass substrate, the piezoelectric film is formed only on the opposite side of the counter electrode of the diaphragm, and the silicon substrate and the glass substrate are It is preferable that anodic bonding is performed at a portion where no piezoelectric film is present.
In this way, if the piezoelectric film is disposed only at the opposite portion of the diaphragm with respect to the counter electrode, and the silicon substrate and the glass substrate are anodically bonded at the portion without the piezoelectric film, the bonding quality is improved. And the quality of the electrostatic actuator is improved.
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記いずれかに記載の静電アクチュエータを備え、振動板が液体吐出のために圧力変動を生じさせる吐出室の一面を構成しているものである。
さらに、本発明に係る液滴吐出装置は、液体の吐出部に上記の液滴吐出ヘッドを備えたものである。
これらの液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置は、上記静電アクチュエータを備えているため、比較的低い印加電圧で大きな振動板の変位を生じさせることができるため、液体の吐出量を安定的に多くすることができる。
A droplet discharge head according to the present invention includes any one of the electrostatic actuators described above, and the vibration plate constitutes one surface of a discharge chamber in which a pressure fluctuation is generated for liquid discharge.
Furthermore, a liquid droplet ejection apparatus according to the present invention includes the above liquid droplet ejection head in a liquid ejection unit.
Since these droplet discharge heads and droplet discharge devices include the electrostatic actuator, a large displacement of the diaphragm can be generated with a relatively low applied voltage. Can do a lot.
実施の形態1.
図1は本願発明の静電アクチュエータの構成および作用を示す説明図である。
この静電アクチュエータ100は、図1(a)に示すように、可撓性を有した振動板101と、振動板101にギャップ102を隔てて対向する対向電極103と、振動板101の対向電極103との対峙部に形成された絶縁膜である圧電体の膜104とを備えている。圧電体の膜104は電圧の印加に応じて歪む物質であり、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等が使用できる。
振動板101はシリコン基板110から形成され、対向電極103はガラス基板120に形成された凹部内に導電体(例えばITO)によって形成されている。そして、その凹部に起因して、振動板101と対向電極103との間にギャップ102が形成されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration and operation of the electrostatic actuator of the present invention.
As shown in FIG. 1A, the
The
なお、この例では、圧電体の膜104を振動板101の対向電極103との対峙部にのみ配置するようにして、シリコン基板110とガラス基板120とを、圧電体の膜104のない部分において、酸化シリコンであるシリコン酸化膜105を介して陽極接合している。陽極接合は精密接合に適した接合方法としてよく知られている。
In this example, the
図1(a)の静電アクチュエータ100において、振動板101と対向電極103との間に電圧を印加すると、図1(b)のように、圧電体の膜104に電界が印加されるため、圧電体の膜104が歪んで変形し、その変形に応じて振動板101が撓む。これにより、振動板101と対向電極103との間のギャップ102が狭まる。
In the
さらに、図1(c)のように、振動板101が静電力により対向電極103側に引きつけられて撓み、圧電体の膜104を介して対向電極103に接触する。
このように、振動板101が図1の(a)→(b)→(c)のように変位することで、振動板101を静電力のみで図1の(a)から(c)の状態に変位させる場合に比べて、より低い電圧で振動板101を同量以上変位させることができる。
Further, as shown in FIG. 1C, the
As described above, the
したがって、電圧印加前の振動板101と対向電極103との間のギャップ量を、振動板101と対向電極103とに予め定めた電圧を印加した際に、圧電体の膜104の圧電力による振動板101の撓み量と、振動板101と対向電極103との間に生じた静電力による振動板101の撓み量とを足した量としておくと、振動板101に関して最も効率的な変位を得ることが可能となる。
Therefore, when a predetermined voltage is applied to the
図2は図1の静電アクチュエータの等価回路を表す回路図である。この等価回路では、符号「E」は印加電圧を、「C1」は圧電体の膜104に起因する容量(キャパシタ)を、「C2」はギャップ102に起因する容量(キャパシタ)を表している。この等価回路で、圧電体の膜104に印加される電圧Vaは、以下の式で表せる。
Va=[(εg/dg)/((εg/dg)+(εa/da))]・E
上記の式の中で、dは振動板101と対向電極103との間の距離、εは圧電体の膜104やギャップ102の比誘電率を表す。また、添え字のaは圧電体の膜104を、gはギャップ102を表している。
ここで、圧電体の膜104の厚さを200μm、電圧を印加していないときのギャップ102の量(または幅)を400nm、振動板101の厚みを1μm、印加電圧(入力電圧)Eを45Vとして試算してみると、圧電体の膜104に印加される電圧Vaは約15Vとなる。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the electrostatic actuator of FIG. In this equivalent circuit, “E” represents an applied voltage, “C1” represents a capacitance (capacitor) caused by the
Va = [(ε g / d g ) / ((ε g / d g ) + (ε a / d a ))] · E
In the above formula, d represents the distance between the
Here, the thickness of the
圧電体の膜104に15Vの電圧が印加された場合の振動板101の変位量が200nmとすると、残りのギャップ102の量は200nmに狭まる。この状態で、静電力により振動板101を対向電極103に当接させるためには、20V程度の電圧が必要である。この例ではギャップ102の部分に、30V(45V−15V)の電圧が印加されていると見なせるため、振動板101は静電力によって対向電極103に当接され得る。
このため、電圧印加前の振動板101と対向電極103との間のギャップ量を、振動板101と対向電極103とに予め定めた電圧(例えば上記の45V)を印加した際に、圧電体の膜104の圧電力による歪みに起因する振動板101の撓み量と、振動板101と対向電極103との間に生じた静電力による振動板101の撓み量とを足した量にしておくのが好ましい。
If the displacement amount of the
For this reason, when a predetermined voltage (for example, 45 V described above) is applied to the
これに対して、圧電体の膜104の歪を考慮しない場合には、ギャップ102の量が当初の400nmのままであるため、振動板101を対向電極103に当接させるためには電圧が50V程度必要となり、圧電体の膜104を備えた構造に比べてより高い印加電圧が必要となる。
なお、圧電体はシリコン酸化膜等に比べて瞬時絶縁破壊強度(TZDB)が低いが、その膜厚を十分厚くすることで静電アクチュエータへの適用が可能となる。
On the other hand, when the distortion of the
Although the piezoelectric body has a lower instantaneous dielectric breakdown strength (TZDB) than a silicon oxide film or the like, application to an electrostatic actuator is possible by sufficiently increasing the film thickness.
本実施の形態1では、絶縁膜として、振動板101の対向電極103との対峙部に圧電体の膜104を配置するという簡易な構成により、圧電体の膜104がない場合よりも低い電圧で大きな振動板101の変位を得ることが可能となった。
また、圧電体の膜104を振動板101の対向電極103との対峙部にのみ配置することで、シリコン基板110とガラス基板120との陽極接合も可能にしている。
In the first embodiment, the
In addition, by arranging the
実施の形態2.
図3は本願発明の実施の形態2に係る液滴吐出ヘッド1であって、実施の形態1で説明した構成の静電アクチュエータを液滴吐出部に適用したものである。なお、本発明の液滴吐出ヘッドは、以下の図3に示す構造、形状に限定されるものではなく、吐出室とリザーバ部が別々の基板に設けられた4枚の基板を積層した4層構造のものや、基板の端部にノズル孔を設けた液滴吐出ヘッドにも適用することができる。この液滴吐出ヘッド1は、キャビティ基板2、電極基板3、及びノズル基板4の3つの基板が3層に接合されて構成されている。また、図3では駆動回路21の部分を模式的に表している。
FIG. 3 shows a droplet discharge head 1 according to the second embodiment of the present invention, in which the electrostatic actuator having the configuration described in the first embodiment is applied to a droplet discharge portion. The droplet discharge head of the present invention is not limited to the structure and shape shown in FIG. 3 below, and is a four-layer structure in which four substrates each having a discharge chamber and a reservoir portion provided on separate substrates are stacked. The present invention can also be applied to a structure or a liquid droplet ejection head in which nozzle holes are provided at the edge of the substrate. The droplet discharge head 1 is configured by bonding three substrates of a
ノズル基板4はシリコンからなり、例えば、円筒状の第1のノズル孔6と、第1のノズル孔6と連通し、第1のノズル孔6よりも径の大きい円筒状の第2のノズル孔7とを有するノズル8が形成されている。第1のノズル孔6は、液滴吐出面10(キャビティ基板2との接合面11の反対面)に開口するように形成されており、第2のノズル孔7は、キャビティ基板2との接合面11に開口するように形成されている。
The nozzle substrate 4 is made of silicon, for example, a cylindrical first nozzle hole 6 and a cylindrical second nozzle hole that communicates with the first nozzle hole 6 and has a larger diameter than the first nozzle hole 6. 7 is formed. The first nozzle hole 6 is formed so as to open on the droplet discharge surface 10 (the surface opposite to the
キャビティ基板2は、例えば単結晶シリコンからなり、底壁が振動板12(図1の振動板101に対応)として作用する吐出室13となる凹部が複数形成されている。なお複数の吐出室13は、図3の紙面手前側から紙面奥側にかけて平行に並んで形成されているものとする。またキャビティ基板2には、各吐出室13にインク等の液滴を供給するためのリザーバ14となる凹部と、このリザーバ14と各吐出室13を連通する細溝状のオリフィス15となる凹部が形成されている。図3に示す液滴吐出ヘッド1では、リザーバ14は単一の凹部から形成されており、オリフィス15は各吐出室13に対して1つずつ形成されている。なお、オリフィス15は、ノズル基板4の接合面11に形成するようにしてもよい。
The
キャビティ基板2の電極基板3が接合される側の表面には、絶縁膜が形成されている。その絶縁膜は同じ物質が一様に形成されているわけではなく、後述する対向電極17(図1の対向電極103に対応)に対峙する部分は圧電体の膜104が形成されて絶縁膜となっており、それ以外の部分は酸化シリコンであるシリコン酸化膜16(図1のシリコン酸化膜105に対応)が形成されて絶縁膜となっている。
一方、キャビティ基板2のノズル基板4が接合される側の面には、耐液滴保護膜19が形成されている。この耐液滴保護膜19は、吐出室13やリザーバ14の内部の液滴によりキャビティ基板2がエッチングされるのを防止するためのものである。
An insulating film is formed on the surface of the
On the other hand, a droplet-proof
キャビティ基板2の振動板12側には、例えばホウ珪酸ガラスからなる電極基板3が接合されている。電極基板3には、ギャップ20(図1のギャップ102に対応)を介して振動板12と対向する複数の対向電極(個々に独立しているため個別電極ともいう)17が形成されている。この対向電極17は、導電材料、例えばITO(Indium Tin Oxide)をスパッタすることにより形成する。また電極基板3には、リザーバ14と連通する液体供給孔18が形成されている。この液体供給孔18は、リザーバ14の底壁に設けられた孔と繋がっており、リザーバ14にインク等の吐出液を外部から供給するために設けられている。
An
電極基板3とキャビティ基板2との接合方法は特に問わないが、電極基板3がホウ珪酸ガラスからなり、キャビティ基板2がシリコン基板からなる場合には、シリコン酸化膜16を介してそれらを陽極接合によって接合すると、高品質に精密接合できる。
The bonding method of the
次に、液滴吐出ヘッド1の動作について説明する。キャビティ基板2と個々の対向電極17には駆動回路21が接続されている。駆動回路21によりキャビティ基板2と対向電極17の間にパルス電圧が印加されると、図1の(a)〜(c)に示したようにして、振動板12が対向電極17の側に撓んでそれが圧電体の膜104を介して対向電極17に当接する。これにより、リザーバ14の内部に溜まっていたインク等の液滴が吐出室13に流れ込む。そして、振動板12と対向電極17の間に印加されていた電圧がなくなると、振動板12が元の位置に戻って吐出室13の内部の圧力が高くなり、ノズル8からインク等の液滴が吐出される。
この液滴吐出ヘッド1は、実施の形態1の静電アクチュエータの作用で説明したように、圧電体の膜104がない場合に比べて低い印加電圧で振動板12を大きく変位させることができるため、比較的低い印加電圧で液体の吐出量を安定的に多くすることができる。
Next, the operation of the droplet discharge head 1 will be described. A
As described with reference to the action of the electrostatic actuator according to the first embodiment, the droplet discharge head 1 can greatly displace the
ここで、液滴吐出ヘッド1の製造方法の一例を簡単に説明しておく。なお、説明中の符号は図3に対応する符号である。
まず、例えば厚さが525μmのシリコン基板(後にキャビティ基板2となるもの)の両面を鏡面研磨した後に、ECR(Electron Cyclotron Resonance)スパッタやプラズマCVD、AD法(Aerosol Depositon法)等によって、圧電体の膜104(例えばPZT膜)を、例えば厚さ200μmでシリコン基板の片側表面に直接形成する。ここでAD法を用いた場合には、比較的低温または常温で低応力の絶縁膜を形成することができ、ECRスパッタを用いた場合には、緻密な絶縁膜を形成することができる。
なお、シリコン基板に圧電体の膜104を形成する前に、その形成面側表面にボロンを拡散して、ボロンドープ層を形成するようにしてもよい。
Here, an example of a method for manufacturing the droplet discharge head 1 will be briefly described. In addition, the code | symbol in description is a code | symbol corresponding to FIG.
First, for example, after both surfaces of a silicon substrate having a thickness of 525 μm (which will later become the cavity substrate 2) are mirror-polished, the piezoelectric material is obtained by ECR (Electron Cyclotron Resonance) sputtering, plasma CVD, AD method (Aerosol Deposition method), or the like. The film 104 (for example, PZT film) is directly formed on one surface of the silicon substrate, for example, with a thickness of 200 μm. Here, when the AD method is used, a low-stress insulating film can be formed at a relatively low temperature or normal temperature, and when ECR sputtering is used, a dense insulating film can be formed.
Note that before forming the
次に、圧電体の膜104の表面を、後のエッチング工程で、対向電極17に対峙することになる部分だけに圧電体の膜104が残るように、フォトリソグラフィーによってレジストパターニングを施す。
続いて、例えば緩衝フッ酸水溶液で圧電体の膜104をウェットエッチングすることにより、対向電極17と対峙することとなる部分に圧電体の膜104を形成する。なお、緩衝フッ酸水溶液によるウェットエッチングの代わりに、CHF3を用いたRIE(Reactive Ion Etching)を利用してもよい。それから、パターニングに使用したレジストを酸素プラズマ等により除去する。
その後、シリコン基板の圧電体の膜104が形成された側の表面に対して、圧電体の膜104が形成されている部分以外の全面に、例えばTEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)プラズマCVDによって厚さ100nm程度のシリコン酸化膜16を形成する。
Next, resist patterning is performed on the surface of the
Subsequently, the
Thereafter, the surface of the silicon substrate on the side where the
続いて、シリコン基板と、対向電極17が形成された電極基板3を例えば360℃に加熱し、シリコン基板に陽極、電極基板3に陰極を接続して800V程度の電圧を印加して陽極接合を行う。なお、電極基板3は、例えば金・クロムのエッチングマスクを使用してホウ珪酸ガラスからなるガラス基板をフッ酸水溶液等でエッチングして凹部を形成した後に、その凹部内にスパッタ等により導電材料(例えばITO)からなる対向電極17を形成することで作製することができる。
シリコン基板と電極基板3を陽極接合した後に、例えば機械研削によってシリコン基板の全体を例えば厚さ140μmになるまで薄板化する。なお、機械研削を行った後は、加工変質層を除去するため、水酸化カリウム水溶液等でライトエッチングを行うのが望ましい。
Subsequently, the silicon substrate and the
After anodic bonding of the silicon substrate and the
それから、シリコン基板の上面(電極基板3が接合されている面の反対面)の全面にTEOSプラズマCVDによって例えば厚さ1.5μmのシリコン酸化膜を形成する。そしてこのシリコン酸化膜に、吐出室13となる凹部、リザーバ14となる凹部及びオリフィス15となる凹部を形成するためのレジストをパターニングし、この部分のシリコン酸化膜をエッチング除去する。
その後、シリコン基板を水酸化カリウム水溶液等でウェットエッチングすることにより、吐出室13となる凹部、リザーバ14となる凹部及びオリフィス15となる凹部を形成した後、シリコン酸化膜を除去する。なお、上記ウェットエッチングの工程では、例えば初めに35重量%の水酸化カリウム水溶液を使用し、その後3重量%の水酸化カリウム水溶液を使用することで、振動板12の面荒れを抑制することができる。
その後、シリコン基板の吐出室13となる凹部等が形成された面に、例えばCVDによってシリコン酸化膜等からなる耐液滴保護膜19を例えば厚さ0.1μmで形成する。
Then, a silicon oxide film having a thickness of, for example, 1.5 μm is formed on the entire upper surface of the silicon substrate (the surface opposite to the surface to which the
Thereafter, the silicon substrate is wet-etched with a potassium hydroxide aqueous solution or the like to form a recess serving as the
Thereafter, a droplet-proof
次に、ノズル8が形成されたノズル基板4を、接着剤等により、シリコン基板の吐出室13となる凹部等が形成された面に接合する。
そして最後に、シリコン基板、電極基板3、及びノズル基板4が接合された接合基板をダイシング(切断)により分離して、キャビティ基板2、電極基板3、及びノズル基板4が積層された液滴吐出ヘッド1が完成する。
Next, the nozzle substrate 4 on which the nozzles 8 are formed is bonded to the surface of the silicon substrate on which the recesses and the like serving as the
Finally, the bonded substrate to which the silicon substrate, the
以上の工程により、振動板12と対向電極17との間に絶縁耐圧が確保され、かつアクチュエータ駆動電圧の低電圧化が実現された、小型でしかも駆動耐久性に優れた静電アクチュエータが製造できる。
Through the above steps, a small-sized electrostatic actuator excellent in driving durability can be manufactured in which the withstand voltage is secured between the
実施形態3.
図4は実施の形態2で説明した液滴吐出ヘッドを液滴吐出部に適用した液滴吐出装置であるインクジェットプリンタの斜視図である。
このインクジェットプリンタ200は、そこに適用されている液滴吐出ヘッドの作用により、従来利用していた電圧より低い電圧を利用して、より多くの液滴吐出量を得ることができる。従って、ドット抜け等がなく印刷品質が向上する。また、耐久性や吐出安定性にも優れ、さらに小型でしかも駆動耐久性にも優れたものとなる。
FIG. 4 is a perspective view of an ink jet printer which is a droplet discharge device in which the droplet discharge head described in the second embodiment is applied to a droplet discharge unit.
The
なお、実施の形態2に示した液滴吐出ヘッド1は、上記のインクジェットプリンタの他に、その吐出液を代えることで、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。
In addition to the ink jet printer described above, the droplet discharge head 1 shown in
1 液滴吐出ヘッド、2 キャビティ基板、3 電極基板、4 ノズル基板、6 第1のノズル孔、7 第2のノズル孔、8 ノズル、10 液滴吐出面、11 接合面、12 振動板、13 吐出室、14 リザーバ、15 オリフィス、16 シリコン酸化膜、17 対向電極、18 液体供給孔、19 耐液滴保護膜、20 ギャップ、21 駆動回路、100 静電アクチュエータ、101 振動板、102 ギャップ、103 対向電極 104 圧電体の膜、105 シリコン酸化膜、110 シリコン基板、120 ガラス基板、200 インクジェットプリンタ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Droplet discharge head, 2 Cavity substrate, 3 Electrode substrate, 4 Nozzle substrate, 6 1st nozzle hole, 7 2nd nozzle hole, 8 Nozzle, 10 Droplet discharge surface, 11 Joining surface, 12 Vibration plate, 13 Discharge chamber, 14 reservoir, 15 orifice, 16 silicon oxide film, 17 counter electrode, 18 liquid supply hole, 19 droplet-resistant protective film, 20 gap, 21 drive circuit, 100 electrostatic actuator, 101 diaphragm, 102 gap, 103
Claims (5)
前記絶縁膜を、酸化シリコンよりも比誘電率が高く、前記振動板と前記対向電極との間に印加した電圧に応じて歪む圧電体の膜としたことを特徴とする静電アクチュエータ。 A diaphragm having flexibility, a counter electrode facing the diaphragm with a gap, and an insulating film formed at a facing portion of the counter electrode of the diaphragm,
An electrostatic actuator characterized in that the insulating film is a piezoelectric film having a relative dielectric constant higher than that of silicon oxide and distorted according to a voltage applied between the diaphragm and the counter electrode.
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