JP2009248440A - Electrostatic actuator, manufacturing method of electrostatic actuator, liquid droplet discharging head, and image formation device - Google Patents

Electrostatic actuator, manufacturing method of electrostatic actuator, liquid droplet discharging head, and image formation device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a degradation of durability by preventing a secular reduction of hydrophobic agent consistency in gaps even when the sealability of an atmospheric air release hole (hydrophobic agent introducing hole) of an electrostatic actuator is not perfect. <P>SOLUTION: While a hydrophobic film is formed on the surface of a gap side 15a between an oscillating board 20 and a fixed electrode 13a and the steam of the hydrophobic agent having a hydrophobic group is enclosed into the gap 15a, a hydrophobic agent hold part 52 is provided for holding the hydrophobic agent of liquid in contact with a communication conduit 53 which communicates with the gap 15a. Even if the sealing of the steam of the hydrophobic agent in the gap 15a is slightly imperfect, the hydrophobic agent steam is supplied from the hydrophobic agent hold part 52 which holds the hydrophobic agent of liquid, so that the reduction of the hydrophobic agent consistency in the gap 15a can be prevented as well as the degradation of durability of the electrostatic actuator. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、静電型アクチュエータとその製造方法と液滴吐出ヘッド及び画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to an electrostatic actuator, a manufacturing method thereof, a droplet discharge head, and an image forming apparatus.

プリンタやファクシミリ装置、複写装置、プロッタ等の画像記録装置ある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は、液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室(吐出室、圧力室、インク流路とも称される)と、この液室内のインクを加圧するエネルギーを発生するアクチュエータ手段とを備え、アクチュエータ手段で発生するエネルギーによって液室内の記録液に圧力を作用させてノズルから液滴を吐出させる。   A liquid droplet ejection head used in an image recording apparatus such as a printer, a facsimile apparatus, a copying apparatus, or a plotter or an ink jet recording apparatus used as an image forming apparatus includes a nozzle that ejects liquid droplets and a liquid chamber (discharge chamber) that communicates with the nozzle. And an actuator means for generating energy for pressurizing the ink in the liquid chamber, and pressure is applied to the recording liquid in the liquid chamber by the energy generated by the actuator means. Droplets are ejected from the nozzle.

液滴吐出ヘッドとしては、電気機械変換素子などの圧電型アクチュエータをもちいたもの、電気熱変換素子に膜沸騰を利用するサーマル型アクチュエータを用いたもの、振動板と電極間の静電力を利用する静電型アクチュエータを用いるものなどがあり、この中でも静電型アクチュエータを用いた液滴吐出ヘッドは、小型化、高速化、高密度化、省電力化において他の方式の液滴吐出ヘッドに比べて優位であることから、現在開発が盛んに行なわれている。   Droplet discharge heads that use piezoelectric actuators such as electromechanical transducers, those that use thermal actuators that use film boiling for electrothermal transducers, and electrostatic forces between the diaphragm and electrodes Some of them use electrostatic actuators. Among them, droplet discharge heads using electrostatic actuators are smaller than other types of droplet discharge heads in terms of size, speed, density, and power saving. Because of its superiority, development is actively underway.

静電駆動方式の液滴吐出ヘッドなどで使用する静電型アクチュエータの駆動には振動板と対向電極を当接させない非当接駆動と、振動板と対向電極を当接させる当接駆動とがある。振動板と対向電極を当接させない非当接駆動では、大きな発生力を得るためには当接駆動の場合より非常に大きな電圧が必要となり、駆動素子等のコストが増大してしまう。これに対して、振動板と対向電極を当接させる当接駆動では大きな発生力を得られるが、振動板と対向電極を当接させる当接駆動を繰り返し行うと、静電吸引特性あるいは静電反発特性が低下する現象や電極表面の絶縁膜が剥がれることにより絶縁性が阻害され静電型アクチュエータが破壊する等の現象が見られる。   The driving of an electrostatic actuator used in an electrostatic drive type liquid droplet ejection head includes non-contact driving that does not contact the diaphragm and the counter electrode, and contact driving that contacts the diaphragm and the counter electrode. is there. In non-contact driving in which the diaphragm and the counter electrode are not in contact, a much larger voltage is required than in the case of contact driving in order to obtain a large generated force, which increases the cost of the drive element and the like. On the other hand, a large driving force can be obtained in the contact drive in which the diaphragm and the counter electrode are in contact. However, if the contact drive in which the diaphragm and the counter electrode are contacted repeatedly, electrostatic attraction characteristics or electrostatic Phenomena such as a phenomenon in which the rebound characteristics are deteriorated or an insulating film is peeled off from the electrode surface and the insulation property is hindered and the electrostatic actuator is destroyed.

この静電型アクチュエータの当接駆動時における弊害を回避するために、特許文献1に示されたインクジェットヘッドは、アクチュエータ表面を疎水化処理することが行われている。さらに、疎水膜の十分な耐久性を得るために、所定濃度以上の疎水剤の気体(蒸気)を振動板と電極の間の空隙内に気密封止することが行われている。このとき、複数の空隙を連通路(バイパス管)で繋ぎ、一箇所または少数の複数箇所から疎水剤導入を行うことで、短時間で封止を行うことを可能とするとともに、気密性の向上も可能としている。   In order to avoid the adverse effect at the time of the contact drive of the electrostatic actuator, the inkjet head disclosed in Patent Document 1 is subjected to a hydrophobic treatment on the actuator surface. Further, in order to obtain sufficient durability of the hydrophobic film, a gas (vapor) of a hydrophobic agent having a predetermined concentration or more is hermetically sealed in a gap between the diaphragm and the electrode. At this time, by connecting a plurality of gaps with communication paths (bypass pipes) and introducing a hydrophobic agent from one place or a small number of places, it is possible to perform sealing in a short time and improve airtightness. It is also possible.

また、特許文献2に示された静電型アクチュエータは、大気開放孔(疎水剤導入孔)を封止剤で封止するとき、毛細管現象によって、封止剤が連通路を通じて振動板と電極の間の空隙内にまで達し、正常な動作ができなくなることを防止するため、封止剤の連通路内への流入に対して抵抗となり、かつ、距離を長くするための蛇行通路を形成し、封止剤の空隙内への浸入を防止するようにしている。   In addition, the electrostatic actuator disclosed in Patent Document 2 is configured such that when the air opening hole (hydrophobic agent introduction hole) is sealed with a sealant, the sealant is connected between the diaphragm and the electrode through the communication path by capillary action. In order to prevent it from reaching the gap between them and being unable to operate normally, it forms resistance to the inflow of the sealant into the communication path, and forms a meandering path for increasing the distance, Intrusion of the sealant into the gap is prevented.

また、特許文献3に示された静電型アクチュエータは、犠牲層エッチングで振動板と電極の間の空隙を形成したものにおいて、振動板と電極の間の空隙内部に疎水膜を形成する疎水剤の蒸気を効率的に空隙内に導入するために、個別電極形成層をパターニングするときに共通連通路を形成するための部分を形成し、電極形成層上の絶縁膜の共通連通路を形成する場所に開口を形成し、その上に堆積された犠牲層に共通連通路を形成するための部分を形成することにより、電極形成層と犠牲層で共通連通路を形成するための部分を一体的に形成した後に犠牲層エッチングで除去して空隙よりも高さの高い共通連通路を形成するようにしている。   In addition, the electrostatic actuator disclosed in Patent Document 3 is a hydrophobic agent that forms a hydrophobic film inside the gap between the diaphragm and the electrode in the case where the gap between the diaphragm and the electrode is formed by sacrificial layer etching. In order to efficiently introduce the vapor into the gap, a portion for forming the common communication path is formed when patterning the individual electrode formation layer, and the common communication path of the insulating film on the electrode formation layer is formed. By forming an opening at a location and forming a portion for forming a common communication path in the sacrificial layer deposited thereon, the electrode forming layer and the portion for forming the common communication path are integrally formed with the sacrificial layer. After the formation, the sacrificial layer is removed by etching to form a common communication path having a height higher than the gap.

さらに、特許文献2や特許文献3には、疎水剤の効率的な導入および空隙間の均一性向上のため、大気開放孔と連通路の配置についても各種の提案がされている。
特許第4038864号公報 特開2007−77864号公報 特開2006−115624号公報
Furthermore, in Patent Document 2 and Patent Document 3, various proposals have also been made regarding the arrangement of the air opening holes and the communication paths in order to efficiently introduce the hydrophobic agent and improve the uniformity between the voids.
Japanese Patent No. 4038864 JP 2007-77864 A JP 2006-115624 A

前記のように振動板と電極の間の空隙に疎水剤の蒸気を導入しても、大気開放孔(疎水剤導入孔)の封止が完全でないと、空隙内の疎水剤濃度が経時的に低下して静電型アクチュエータの耐久性が劣化するという短所がある。   As described above, even when the hydrophobic agent vapor is introduced into the gap between the diaphragm and the electrode, if the sealing of the air opening hole (hydrophobic agent introduction hole) is not complete, the concentration of the hydrophobic agent in the gap is changed over time. There is a disadvantage that the durability of the electrostatic actuator deteriorates due to the decrease.

この発明は、このような短所を改善し、大気開放孔(疎水剤導入孔)の封止性が完全でない場合でも、空隙内の疎水剤濃度の経時的な低下を防止して耐久性劣化を防止することができる静電型アクチュエータとその製造方法と液滴吐出ヘッド及び画像形成装置を提供することを目的とするものである。   The present invention improves such disadvantages and prevents deterioration in durability by preventing a decrease in the concentration of the hydrophobic agent in the gap over time even when the sealing performance of the air opening hole (hydrophobic agent introduction hole) is not perfect. It is an object of the present invention to provide an electrostatic actuator that can be prevented, a manufacturing method thereof, a droplet discharge head, and an image forming apparatus.

この発明の静電型アクチュエータは、少なくとも一部が可動電極となっている変形可能な振動板と、該振動板に空隙を介して対向配置された固定電極とを備え、前記可動電極と前記固定電極間に電圧を印可したときに発生する静電力で前記振動板を変形させる静電型アクチュエータにおいて、前記空隙に連通する連通路と、該連通路を外部に連通させる大気開放孔を有する大気開放部と、前記連通路に接した疎水剤保持部を有し、前記振動板と前記固定電極の前記空隙側の表面には疎水膜が形成され、前記空隙中に疎水基を有する疎水剤の蒸気が封入されているとともに前記疎水剤保持部に液体の疎水剤を保持したことを特徴とする。   The electrostatic actuator according to the present invention includes a deformable diaphragm, at least a part of which is a movable electrode, and a fixed electrode disposed opposite to the diaphragm via a gap, and the movable electrode and the fixed electrode In an electrostatic actuator that deforms the diaphragm by an electrostatic force generated when a voltage is applied between the electrodes, the atmosphere opening having a communication path that communicates with the gap and an atmosphere opening hole that communicates the communication path with the outside. And a hydrophobic agent holding portion in contact with the communication path, a hydrophobic film is formed on the surface of the diaphragm and the fixed electrode on the gap side, and a hydrophobic agent vapor having a hydrophobic group in the gap And a hydrophobic hydrophobic agent is held in the hydrophobic agent holding portion.

前記空隙に連通した連通路と疎水剤保持部の間に、液体の疎水剤を通さないが疎水剤の蒸気を通す膜を設けることを特徴とする。   A membrane that does not allow liquid hydrophobic agent to pass but allows hydrophobic agent vapor to pass therethrough is provided between the communication path communicating with the gap and the hydrophobic agent holding portion.

また、前記疎水剤保持部に吸収体を配置し、吸収体に液体の疎水剤を保持させると良い。   Moreover, it is good to arrange | position an absorber in the said hydrophobic agent holding | maintenance part, and hold | maintain a liquid hydrophobic agent in an absorber.

この発明の他の静電型アクチュエータは、少なくとも一部が可動電極となっている変形可能な振動板と、該振動板に空隙を介して対向配置された固定電極とを備え、前記可動電極と前記固定電極間に電圧を印可したときに発生する静電力で前記振動板を変形させる静電型アクチュエータにおいて、前記空隙に連通する連通路と、該連通路と大気開放孔を有する大気開放部との間に設けられた疎水剤保持部を有し、前記振動板と前記固定電極の前記空隙側の表面に疎水膜が形成され、前記空隙中に疎水基を有する疎水剤の蒸気が封入されているとともに、前記疎水剤保持部に液体の疎水剤を保持したことを特徴とする。   Another electrostatic actuator according to the present invention includes a deformable diaphragm, at least a part of which is a movable electrode, and a fixed electrode disposed opposite to the diaphragm with a gap between the movable electrode and the movable electrode. In the electrostatic actuator that deforms the diaphragm with an electrostatic force generated when a voltage is applied between the fixed electrodes, a communication path that communicates with the gap, and an atmosphere opening portion that includes the communication path and an atmosphere opening hole. And a hydrophobic film is formed on the surface of the diaphragm and the fixed electrode on the gap side, and a vapor of a hydrophobic agent having a hydrophobic group is enclosed in the gap. In addition, a liquid hydrophobic agent is held in the hydrophobic agent holding portion.

この発明の他の静電型アクチュエータにおいて、前記疎水剤保持部の前記連通路側は蛇行形状として前記空隙に液体の疎水剤が流れ込まないようにすると良い。   In another electrostatic actuator of the present invention, the side of the communicating path of the hydrophobic agent holding portion may have a meandering shape so that a liquid hydrophobic agent does not flow into the gap.

この発明の静電型アクチュエータの製造方法は、少なくとも一部が可動電極となっている変形可能な振動板と、該振動板に空隙を介して対向配置された固定電極と、前記振動板及び前記固定電極の前記空隙側の表面に形成された疎水膜と、空隙に連通して設けられた連通路と、該連通路を外部に連通させる大気開放孔を有する大気開放部と、前記連通路に接した疎水剤保持部を有し、前記可動電極と前記固定電極間に電圧を印可したときに発生する静電力で前記振動板を変形させる静電型アクチュエータの製造方法であって、前記空隙中に疎水基を有する疎水剤の蒸気を封入した後、前記疎水剤保持部に液体の疎水剤を注入して封止することを特徴とする。   The manufacturing method of the electrostatic actuator according to the present invention includes a deformable diaphragm at least a part of which is a movable electrode, a fixed electrode disposed opposite to the diaphragm via a gap, the diaphragm and the diaphragm A hydrophobic film formed on the surface of the fixed electrode on the space side, a communication path provided in communication with the space, an air release portion having an air release hole for communicating the communication path with the outside, and the communication path A method for manufacturing an electrostatic actuator having a hydrophobic agent holding portion in contact with the diaphragm and deforming the diaphragm with an electrostatic force generated when a voltage is applied between the movable electrode and the fixed electrode, After sealing a hydrophobic agent vapor having a hydrophobic group, liquid hydrophobic agent is injected into the hydrophobic agent holding portion and sealed.

この発明の液滴吐出ヘッドは、前記静電型アクチュエータを有し、前記可動電極と前記固定電極間に電圧を印可したときに発生する静電力で前記振動板を変形させてノズルから液滴を吐出させることを特徴とする。   The droplet discharge head according to the present invention includes the electrostatic actuator, and deforms the diaphragm with an electrostatic force generated when a voltage is applied between the movable electrode and the fixed electrode, thereby dropping droplets from the nozzle. It is made to discharge.

この発明の画像形成装置は、前記液滴吐出ヘッドを有し、該液滴吐出ヘッドのノズルからインク滴を吐出させて画像を記録することを特徴とする。   The image forming apparatus of the present invention includes the droplet discharge head, and records an image by discharging ink droplets from nozzles of the droplet discharge head.

この発明の静電型アクチュエータは、振動板と固定電極の空隙側の表面に疎水膜を形成し、空隙中に疎水基を有する疎水剤の蒸気を封入するとともに、空隙を連通する連通路に接して液体の疎水剤を保持する疎水剤保持部を設けたから、空隙内における疎水剤の蒸気の封止が僅かに不完全であっても液体の疎水剤を保持した疎水剤保持部より疎水剤の蒸気が供給されるので空隙内の疎水剤濃度の低下を防止して静電型アクチュエータの耐久性が劣化することを防ぐことができる。   The electrostatic actuator according to the present invention forms a hydrophobic film on the surface of the diaphragm and the fixed electrode on the gap side, encloses a vapor of a hydrophobic agent having a hydrophobic group in the gap, and is in contact with the communication path communicating the gap. Since the hydrophobic agent holding part that holds the liquid hydrophobic agent is provided, the hydrophobic agent holding part that holds the liquid hydrophobic agent is more effective than the hydrophobic agent holding part that holds the liquid hydrophobic agent even if the sealing of the hydrophobic agent vapor in the gap is slightly incomplete. Since the steam is supplied, it is possible to prevent a decrease in the concentration of the hydrophobic agent in the gap and to deteriorate the durability of the electrostatic actuator.

また、空隙に連通した連通路と疎水剤保持部の間に、液体の疎水剤を通さないが疎水剤の蒸気を通す膜を設けることにより、空隙内に液体の疎水剤が浸入することを防止することができ、静電型アクチュエータを安定して駆動させることができる。   In addition, by providing a membrane that does not allow the liquid hydrophobic agent to pass but allows the vapor of the hydrophobic agent to pass between the communication path communicating with the gap and the hydrophobic agent holding portion, the liquid hydrophobic agent can be prevented from entering the gap. The electrostatic actuator can be driven stably.

さらに、疎水剤保持部に吸収体を配置し、吸収体に疎水剤を保持させることにより、空隙内に液体の疎水剤が浸入することを防止することができる。   Furthermore, by disposing the absorber in the hydrophobic agent holding portion and holding the hydrophobic agent in the absorber, it is possible to prevent the liquid hydrophobic agent from entering the gap.

また、空隙に連通する連通路と大気開放孔を有する大気開放部との間に疎水剤保持部を設けて疎水剤保持部に液体の疎水剤を保持することにより、疎水剤保持部を空隙と連通路と同時に形成することができ、製造工程を簡略化することができる。また、疎水剤保持部の連通路側は蛇行形状にすることにより、空隙に液体の疎水剤が流れ込むことを確実に防いで、静電型アクチュエータを安定して駆動させることができる。   Further, by providing a hydrophobic agent holding portion between the communication path communicating with the gap and the atmosphere opening portion having the atmosphere opening hole, the hydrophobic agent holding portion is held between the gap and the hydrophobic agent holding portion. It can be formed simultaneously with the communication path, and the manufacturing process can be simplified. Also, the communicating path side of the hydrophobic agent holding portion has a meandering shape, so that the liquid hydrophobic agent can be surely prevented from flowing into the gap and the electrostatic actuator can be driven stably.

また、この静電型アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッドは、耐久性を向上するとともに安定して液滴を吐出することができ、信頼性を向上することができる。   In addition, the droplet discharge head provided with this electrostatic actuator can improve durability and stably discharge droplets, thereby improving reliability.

さらに、この液滴吐出ヘッドを有し、液滴吐出ヘッドのノズルからインク滴を吐出させて画像を記録する画像形成装置は、インク滴を安定して吐出するから、良質な画像を安定して形成するとともに耐久性と信頼性を向上することができる。   Further, an image forming apparatus that has this droplet discharge head and discharges ink droplets from the nozzles of the droplet discharge head to record an image stably discharges ink droplets. As well as forming, durability and reliability can be improved.

図1〜図9はこの発明の液滴吐出ヘッドの構成を示し、図1は分解斜視図、図2は透視状態を示す平面配置図、図3は図2のX11−X11断面図、図4は図2のX12−X12断面図、図5は図2のX13−X13断面図、図6は図2のY11−Y11断面図、図7は図2のY12−Y12断面図、図8は図2のY13−Y13断面図、図9は開放孔周辺の拡大図である。   1 to 9 show the configuration of the droplet discharge head of the present invention, FIG. 1 is an exploded perspective view, FIG. 2 is a plan view showing a see-through state, FIG. 3 is a sectional view taken along line X11-X11 in FIG. 2 is a sectional view taken along line X12-X12 in FIG. 2, FIG. 5 is a sectional view taken along line X13-X13 in FIG. 2, FIG. 6 is a sectional view taken along line Y11-Y11 in FIG. 2 is a cross-sectional view of Y13-Y13, and FIG. 9 is an enlarged view of the periphery of the open hole.

液滴吐出ヘッド1は圧力発生手段として静電型アクチュエータを使用したものであり、アクチュエータ基板10と液室基板30及び複数のノズル孔41を有するノズル板40と図示していないフレームとFPCとドライバーICで構成されている。   The droplet discharge head 1 uses an electrostatic actuator as pressure generating means, and includes an actuator substrate 10, a liquid chamber substrate 30, a nozzle plate 40 having a plurality of nozzle holes 41, a frame (not shown), an FPC, and a driver. It consists of IC.

ノズル板40は、例えば、紙面側(図2の上面側)に撥水膜をコーティングしたポリイミドフィルムであり、ノズル孔41はノズル板40を液室基板30に接着したのち、レーザ加工にて開口したものである。また、液室基板30の液体疎水剤保持部(液体疎水剤注入部)52と対応する部分には開口部42を有する。この開口部42は開口させる必要のある部分のみ抜く形で開口しているが、直線的に切り出すようにしても良い。また、ノズル板40と液室基板30を接着したのち開口しても良いし、あらかじめ開口しているものを接着しても良い。   The nozzle plate 40 is, for example, a polyimide film in which a water repellent film is coated on the paper surface (upper surface side in FIG. 2), and the nozzle hole 41 is opened by laser processing after the nozzle plate 40 is bonded to the liquid chamber substrate 30. It is a thing. The liquid chamber substrate 30 has an opening 42 at a portion corresponding to the liquid hydrophobic agent holding portion (liquid hydrophobic agent injection portion) 52. Although the opening 42 is opened in such a manner that only a portion that needs to be opened is opened, it may be cut out linearly. Alternatively, the nozzle plate 40 and the liquid chamber substrate 30 may be bonded and then opened, or a previously opened one may be bonded.

液室基板30には、結晶方位(110)のシリコン基板を用い、ノズル板40と反対側の面に共通液室31と流体抵抗部32及び加圧液室33が形成されている。また、ノズル孔41と加圧液室33を連通させるための連通管34が液室基板30を貫通して形成されている。このような構成にすることにより、液室基板30の厚みよりも加圧液室33の高さを低くすることができ、ハンドリングの容易な厚さの基板を用いたまま加圧液室33の高さを吐出特性面から最適化することが可能となっている。この液室基板30の厚みは例えば400μmで加圧液室30の高さは80μmとしている。また、液室基板30に結晶方位(110)のシリコン基板を用いているので、加圧液室33等を公知の異方性エッチングにて高精度に加工することが可能となっている。また、図4に示すように、加圧液室33その他を形成した後、熱酸化により表面に液室基板接液膜35となる酸化膜を形成し、濡れ性の向上とインク等の吐出液による基材であるシリコンの腐食防止を図っている。このとき、図示しないが、液室基板30のノズル板40との接着面側にはダミーパターンを設けておくことにより熱酸化後に酸化膜の内部応力により基板が反ることを防止している。ここで、吐出液の種類によっては液室基板接液膜35が不要な場合もあるし、他の膜とする場合もある。   As the liquid chamber substrate 30, a silicon substrate having a crystal orientation (110) is used, and a common liquid chamber 31, a fluid resistance portion 32, and a pressurized liquid chamber 33 are formed on the surface opposite to the nozzle plate 40. Further, a communication pipe 34 for communicating the nozzle hole 41 and the pressurized liquid chamber 33 is formed through the liquid chamber substrate 30. By adopting such a configuration, the height of the pressurized liquid chamber 33 can be made lower than the thickness of the liquid chamber substrate 30, and the pressurized liquid chamber 33 can be formed while using a substrate having a thickness that is easy to handle. The height can be optimized from the viewpoint of ejection characteristics. The thickness of the liquid chamber substrate 30 is, for example, 400 μm, and the height of the pressurized liquid chamber 30 is 80 μm. In addition, since a silicon substrate having a crystal orientation (110) is used as the liquid chamber substrate 30, the pressurized liquid chamber 33 and the like can be processed with high accuracy by known anisotropic etching. Also, as shown in FIG. 4, after forming the pressurized liquid chamber 33 and others, an oxide film to be a liquid chamber substrate wet film 35 is formed on the surface by thermal oxidation, thereby improving wettability and discharging liquid such as ink. This is intended to prevent corrosion of silicon, which is a base material. At this time, although not shown, a dummy pattern is provided on the adhesive surface side of the liquid chamber substrate 30 with the nozzle plate 40 to prevent the substrate from warping due to internal stress of the oxide film after thermal oxidation. Here, depending on the type of discharge liquid, the liquid chamber substrate wetted film 35 may be unnecessary or may be another film.

アクチュエータ基板10は、結晶方位(100)のシリコン基板11の上に基板絶縁膜12を介して高精度の空隙形成が可能な犠牲層プロセスにて形成された振動板20と空隙15aと固定電極層13に形成された固定電極13aからなる静電型アクチュエータが形成されている。このアクチュエータ基板10にはノズル孔41の並び方向に各空隙15aを相互に連通する連通路53が形成され、連通路53の他端部は連通路53内とアクチュエータ基板10の外部とを繋ぐ開放孔51に連通されている。また、アクチュエータ基板10の液室基板30と反対の面(以後、裏面とする)側から吐出液を供給するため、液供給路60が貫通して設けられ、図6に示すように、その表面に液供給路接液膜61が形成されている。   The actuator substrate 10 includes a diaphragm 20, a gap 15a, and a fixed electrode layer formed on a silicon substrate 11 having a crystal orientation (100) by a sacrificial layer process capable of forming a gap with high accuracy via a substrate insulating film 12. An electrostatic actuator composed of a fixed electrode 13 a formed on 13 is formed. The actuator substrate 10 is formed with a communication path 53 that communicates the gaps 15 a with each other in the direction in which the nozzle holes 41 are arranged, and the other end of the communication path 53 is an opening that connects the inside of the communication path 53 and the outside of the actuator substrate 10. It communicates with the hole 51. Further, in order to supply the discharge liquid from the surface opposite to the liquid chamber substrate 30 of the actuator substrate 10 (hereinafter referred to as the back surface), a liquid supply path 60 is provided through the surface, as shown in FIG. A liquid supply passage liquid contact film 61 is formed on the surface.

振動板20は積層膜で形成され、図3に示すように、空隙15a側から振動板側絶縁膜21と振動板電極層22と引張り応力膜23と犠牲層除去孔封止膜24及び接液膜25により形成されている。振動板側絶縁膜21は振動板20と固定電極13aが当接したときの短絡を防止するものであり、酸化シリコン膜で形成されている。振動板電極層22は固定電極13aとの間に電圧印可し静電力を発生させる振動板電極22aを有し、例えばヒ素ドープポリシリコン膜で形成されている。引張り応力膜23は振動板20を全体として引っ張り応力とすることで、撓まず張った状態にすることおよび駆動時の反発力確保するものであり、例えば窒化シリコン膜で形成されている。犠牲層除去孔封止膜24は犠牲層除去孔の封止と引張り応力膜23の割れ防止を兼ねるものであり、例えば酸化シリコン膜で形成されている。接液膜25はンク等の吐出液による腐食を防止するため例えばPBO(ポリベンゾオキサゾール)で形成されている。ここで振動板電極層22と引張り応力膜23の間に振動板撓み防止膜として酸化シリコン膜を設ける場合もある。   The diaphragm 20 is formed of a laminated film. As shown in FIG. 3, the diaphragm side insulating film 21, the diaphragm electrode layer 22, the tensile stress film 23, the sacrificial layer removing hole sealing film 24, and the liquid contact are formed from the gap 15a side. The film 25 is formed. The diaphragm-side insulating film 21 prevents a short circuit when the diaphragm 20 and the fixed electrode 13a contact each other, and is formed of a silicon oxide film. The diaphragm electrode layer 22 has a diaphragm electrode 22a that generates an electrostatic force by applying a voltage to the fixed electrode 13a, and is formed of, for example, an arsenic doped polysilicon film. The tensile stress film 23 is used to make the diaphragm 20 as a whole to have a tensile stress so that the diaphragm 20 is not stretched and secures a repulsive force during driving. The tensile stress film 23 is formed of, for example, a silicon nitride film. The sacrificial layer removal hole sealing film 24 serves to both seal the sacrificial layer removal hole and prevent cracking of the tensile stress film 23, and is formed of, for example, a silicon oxide film. The liquid contact film 25 is made of, for example, PBO (polybenzoxazole) in order to prevent corrosion due to a discharge liquid such as ink. Here, a silicon oxide film may be provided between the diaphragm electrode layer 22 and the tensile stress film 23 as a diaphragm deflection preventing film.

固定電極層13にはリンドープのポリシリコンを用い、その空隙15a側には絶縁膜として酸化シリコン膜を形成している。また、固定電極層13とシリコン基板11の間にも基板絶縁膜12として酸化シリコン膜が形成され、固定電極層13とシリコン基板11間の絶縁を確保している。ここで、振動板電極22aと固定電極13aのどちらか一方をノズル(チャネル)枚に分離した個別電極、他方を複数ノズル(チャネル)、例えば全ノズル(チャネル)で共通の共通電極として吐出させるノズル(チャネル)の選択が可能であるが、ここでは振動板電極22aを共通電極とし固定電極13aを個別電極とした。   Phosphorous-doped polysilicon is used for the fixed electrode layer 13, and a silicon oxide film is formed as an insulating film on the gap 15a side. In addition, a silicon oxide film is formed as the substrate insulating film 12 between the fixed electrode layer 13 and the silicon substrate 11 to ensure insulation between the fixed electrode layer 13 and the silicon substrate 11. Here, one of the diaphragm electrode 22a and the fixed electrode 13a is an individual electrode separated into nozzles (channels), and the other is a plurality of nozzles (channels), for example, nozzles that discharge as a common electrode common to all nozzles (channels). (Channel) can be selected. Here, the diaphragm electrode 22a is a common electrode, and the fixed electrode 13a is an individual electrode.

空隙15aおよび連通路53は、ポリシリコンを犠牲層に用いた犠牲層プロセスにて形成した。この犠牲層プロセスにおける犠牲層除去孔やその周囲の詳細構造については図示していないが、特許文献2と同様な構成としている。振動板電極22aや固定電極13aは犠牲層と同じくポリシリコンにて形成されているが、先に述べたように、空隙15aとなる部分に面している部分は絶縁膜として設けたシリコン酸化膜で覆われているので、ポリシリコンとシリコン酸化膜で十分な選択性な選択性を有するエッチャント、例えばTMA(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)水溶液を用いて犠牲層除去を行うことにより犠牲層除去時にエッチングされることを防ぐ。   The gap 15a and the communication path 53 were formed by a sacrificial layer process using polysilicon as a sacrificial layer. The sacrificial layer removal hole and the detailed structure around it in this sacrificial layer process are not shown in the figure, but have the same configuration as in Patent Document 2. The diaphragm electrode 22a and the fixed electrode 13a are formed of polysilicon like the sacrificial layer, but as described above, the portion facing the portion that becomes the gap 15a is a silicon oxide film provided as an insulating film. Etching at the time of sacrificial layer removal by removing the sacrificial layer using an etchant having sufficient selectivity between polysilicon and silicon oxide film, for example, TMA (tetramethylammonium hydroxide) aqueous solution. To prevent it.

連通路53については、特許文献3に開示されているように、固定電極層13のポリシリコンも連通路形成の犠牲層として利用することにより連通路53のコンダクタンス増加を図っている。特許文献1〜3と同様に連通路53を通してヘキサメチルジシラザン(HMDS)蒸気を導入することで、振動板20と固定電極側絶縁膜14の空隙15a側の表面に疎水膜を形成し、さらに空隙15a中にはHMDS蒸気を封入して静電アクチュエータの駆動耐久性を確保している。   As for the communication path 53, as disclosed in Patent Document 3, the polysilicon of the fixed electrode layer 13 is also used as a sacrificial layer for forming the communication path, thereby increasing the conductance of the communication path 53. As in Patent Documents 1 to 3, by introducing hexamethyldisilazane (HMDS) vapor through the communication path 53, a hydrophobic film is formed on the surface of the diaphragm 20 and the fixed electrode side insulating film 14 on the gap 15a side, HMDS vapor is sealed in the gap 15a to ensure the driving durability of the electrostatic actuator.

アクチュエータ基板10の開放孔51には第一の開放孔51aと第二の開放孔51bを有し、第一の開放孔51aは振動板接液膜25の形成時に同時に形成されたPBO膜(以下、振動板接液膜25と記載する)で覆われ、第二の開放孔51bは例えば紫外線硬化型のエポキシ樹脂からなる封止剤54aによって封止されている。第一の開放孔51aは、図9に示すように、開口径2μm程度の複数のものが形成されている。また、第一の開放孔51a上を覆う振動板接液膜25は第一の開放孔51a内には入らずに表面だけを覆うように形成している。一方、第二の開放孔51bは開口径30μm程度の大きさとし、その付近は蛇行通路とし、封止剤54aが第二の開放孔51bと蛇行通路内にある程度入り込む様にしている。   The opening hole 51 of the actuator substrate 10 has a first opening hole 51a and a second opening hole 51b. The first opening hole 51a is a PBO film (hereinafter referred to as a PBO film formed simultaneously with the formation of the diaphragm wetted film 25). The second open hole 51b is sealed with a sealant 54a made of, for example, an ultraviolet curable epoxy resin. As shown in FIG. 9, a plurality of first open holes 51a having an opening diameter of about 2 μm are formed. The diaphragm wetted film 25 covering the first open hole 51a is formed so as to cover only the surface without entering the first open hole 51a. On the other hand, the second opening hole 51b has a size of an opening diameter of about 30 μm, and the vicinity thereof is a meandering passage so that the sealant 54a enters the second opening hole 51b and the meandering passage to some extent.

第二の開放孔51bを封止する封止剤54aの部分の液室基板30には、図4に示すように窪み37を形成し、封止剤54aの盛り上がりによるアクチュエータ基板10と液室基板30の接合不良が起きないようにしている。ここで封止剤54aが盛り上がらないのであれば、この窪み37は不要である。また、図5に示すように、第一の開放孔51aを覆うように貫通部が設けられて疎水剤保持部52としている。疎水剤保持部52中に液体の疎水剤52aが保持され、疎水剤保持部52のノズル板40側は封止剤54bで封止している。   As shown in FIG. 4, a recess 37 is formed in the liquid chamber substrate 30 in the portion of the sealant 54a that seals the second open hole 51b, and the actuator substrate 10 and the liquid chamber substrate due to the rise of the sealant 54a. This prevents 30 joint failures. If the sealant 54a does not rise here, the depression 37 is unnecessary. In addition, as shown in FIG. 5, a penetrating portion is provided so as to cover the first open hole 51 a to form a hydrophobic agent holding portion 52. A liquid hydrophobic agent 52a is held in the hydrophobic agent holding portion 52, and the nozzle plate 40 side of the hydrophobic agent holding portion 52 is sealed with a sealing agent 54b.

なお、図では、ノズル孔42を上に描いているが、例えば記録液吐出ヘッドとして画像形成に搭載されるときにはノズル孔42を下にして搭載される。したがって装置への搭載状態では、ノズル孔42側に液体の疎水剤52aが溜まり、アクチュエータ基板10側が空間(気体部分)となる。第一の開放孔51aを覆う振動板接液膜25の形成材料であるPBO膜は液体は通さないが若干の透気性があり、空隙15aと連通路53内のHMDS濃度が低下した場合にはBBO膜を透過してHMDS蒸気が供給される。   In the figure, the nozzle hole 42 is drawn upward. However, for example, when the recording liquid ejection head is mounted in image formation, the nozzle hole 42 is mounted downward. Therefore, in a state of being mounted on the apparatus, the liquid hydrophobic agent 52a is accumulated on the nozzle hole 42 side, and the actuator substrate 10 side becomes a space (gas portion). The PBO film, which is a material for forming the diaphragm wetted film 25 that covers the first open hole 51a, does not allow liquid to pass therethrough, but is slightly permeable, and when the HMDS concentration in the gap 15a and the communication path 53 is reduced. HMDS vapor is supplied through the BBO membrane.

このように、空隙15aを連通する連通路53に接して液体の疎水剤52aを保持する疎水剤保持部52を設けているので、封止が僅かに不完全であっても液体の疎水剤保持部52より疎水剤蒸気が供給されて、空隙15a内の疎水剤濃度の低下することを防いで静電アクチュエータの耐久性劣化を防止できる。ここで液体疎水剤保持部52は液室基板30に形成された単なる空間であるが、この部分に例えば多孔質体からなる吸収体を配置して液体疎水剤を保持するようにしても良い。   As described above, since the hydrophobic agent holding portion 52 that holds the liquid hydrophobic agent 52a is provided in contact with the communication passage 53 that communicates with the gap 15a, the liquid hydrophobic agent is held even if the sealing is slightly incomplete. Hydrophobic agent vapor is supplied from the portion 52 to prevent a decrease in the concentration of the hydrophobic agent in the gap 15a, thereby preventing durability deterioration of the electrostatic actuator. Here, the liquid hydrophobic agent holding part 52 is a simple space formed in the liquid chamber substrate 30, but an absorbent body made of, for example, a porous material may be arranged in this part to hold the liquid hydrophobic agent.

この開放孔51と液体の疎水剤52aを保持する疎水剤保持部52の他の構成と配置を図10〜図13に示す。図10に示すように、疎水剤保持部52の形状を封止剤54bで封止しやすいようにノズル側を絞った構成とすることができる。また、図11に示すように、第一の開放孔51aと第二の開放孔51bの両方を覆うように疎水剤保持部52を形成しても良い。また、図12に示すように、第二の開放孔51bを第一の開放孔51aよりも空隙15aに連通する連通路53側に形成し、第二の開放孔51bを覆うように液体の疎水剤52aを保持する疎水剤保持部52を形成しても良い。このような構成とした場合、第二の開放孔51b部分の透気性は封止剤54aの種類や塗布厚みや蛇行への入り込み有無あるいは入り込み量等にもよるが、第一の開放孔51a部分の透気性よりも(材料の透過率・厚さ・断面積を含めて)極めて小さいので、第二の開放孔51b部分の極めて小さい封止の不完全性のみ補われ、他部分の封止不完全性等による空隙15a内のHMDS濃度低下を補うようにはなっていない。一方、第一の開放孔51a部分で万一振動板接液膜25が開放孔51aから内部に入り込んだ場合でも、その影響は受けないで済む。   FIGS. 10 to 13 show other configurations and arrangements of the opening 51 and the hydrophobic agent holding portion 52 that holds the liquid hydrophobic agent 52a. As shown in FIG. 10, the nozzle side can be narrowed so that the shape of the hydrophobic agent holding portion 52 can be easily sealed with the sealing agent 54b. Moreover, as shown in FIG. 11, you may form the hydrophobic agent holding | maintenance part 52 so that both the 1st open hole 51a and the 2nd open hole 51b may be covered. In addition, as shown in FIG. 12, the second open hole 51b is formed on the side of the communication path 53 communicating with the gap 15a rather than the first open hole 51a, and the hydrophobic of the liquid is formed so as to cover the second open hole 51b. The hydrophobic agent holding part 52 that holds the agent 52a may be formed. In such a configuration, the air permeability of the second open hole 51b portion depends on the type of sealing agent 54a, the coating thickness, whether or not it enters the meander, or the amount of penetration, but the first open hole 51a portion. Is extremely smaller than the air permeability of the material (including the material permeability, thickness, and cross-sectional area). It does not compensate for a decrease in the HMDS concentration in the gap 15a due to completeness or the like. On the other hand, even if the diaphragm wetted film 25 enters the inside of the first opening hole 51a from the opening hole 51a, it is not affected.

前記説明では、第一の大気開放孔51aと第二の大気開放孔51bを直列に配置した例を示したが、図13に示すように、第一の開放孔51aと第二の開放孔51bを並列に配置しても良い。   In the above description, an example in which the first atmosphere opening hole 51a and the second atmosphere opening hole 51b are arranged in series has been shown. However, as shown in FIG. 13, the first opening hole 51a and the second opening hole 51b. May be arranged in parallel.

第一の大気開放孔51aと第二の大気開放孔51bと疎水剤保持部52を形成して疎水剤52aを封止する製造工程を図14のフローチャートと図15の工程図を参照して説明する。   A manufacturing process for forming the first air opening hole 51a, the second air opening hole 51b, and the hydrophobic agent holding portion 52 to seal the hydrophobic agent 52a will be described with reference to the flowchart of FIG. 14 and the process diagram of FIG. To do.

まず、公知例と同様に犠牲層プロセスを用いてアクチュエータ基板10の静電アクチュエータ主要部を形成する(ステップS1)。この静電アクチュエータ主要部を形成するとき犠牲層除去孔を減圧CVD法による酸化シリコン膜にて封止したので、この状態では空隙15a内は減圧に保持され、常温・常圧の環境下では振動板20は大気圧に押され固定電極13a側に撓んでいる。次に、図15(a)に示すように、振動板20に第一の開放孔51aをフォトリソ・エッチングによって開口する(ステップS2)。これにより空隙15a内の圧力を外界圧力と同一にすることができ、振動板20の撓みが解消される。   First, the main part of the electrostatic actuator of the actuator substrate 10 is formed using a sacrificial layer process as in the known example (step S1). Since the sacrificial layer removal hole is sealed with a silicon oxide film formed by a low pressure CVD method when forming the main part of the electrostatic actuator, in this state, the space 15a is held at a low pressure, and vibration is generated in a normal temperature / normal pressure environment. The plate 20 is pushed by the atmospheric pressure and bent toward the fixed electrode 13a. Next, as shown in FIG. 15A, the first open hole 51a is opened in the diaphragm 20 by photolithography etching (step S2). As a result, the pressure in the gap 15a can be made equal to the external pressure, and the bending of the diaphragm 20 is eliminated.

次に、図15(b)に示すように、振動板接液膜25となるPBO膜を塗布法にて形成する(ステップS3)。この振動板接液膜25を形成するとき、PBOとなる前駆体を含んだ溶液をスピンコートにてアクチュエータ基板10の表面に塗布した後、ソフトベークを行い、溶媒を揮発させる。そしてPBO不要部をマスク露光にて露光してアルカリ溶液に浸漬し露光部のPBO前駆体膜を除去し、320℃程度の温度でハードベークを行いPBO化する。このように感光性材料を用いて容易に所望の部分にのみPBO膜を形成することができる。この振動板接液膜25の形成により第一の開放孔51aもPBO膜により覆われる。このPBO膜は透気性があるが、液体は透過しないので、後工程でアクチュエータ基板10表面が液体、例えばレジスト溶液やエッチング液、剥離液、純水、液体疎水剤等にさらされても、連通路53や空隙15a等にそれらの液体が入り込むことを防ぐ。   Next, as shown in FIG. 15B, a PBO film to be the diaphragm wetted film 25 is formed by a coating method (step S3). When the diaphragm wetted film 25 is formed, a solution containing a precursor that becomes PBO is applied to the surface of the actuator substrate 10 by spin coating, and then soft-baked to volatilize the solvent. Then, the PBO unnecessary portion is exposed by mask exposure and immersed in an alkaline solution to remove the PBO precursor film in the exposed portion, and hard-baked at a temperature of about 320 ° C. to form PBO. Thus, a PBO film can be easily formed only on a desired portion using a photosensitive material. Due to the formation of the diaphragm wetted film 25, the first open hole 51a is also covered with the PBO film. Although this PBO film is permeable but does not transmit liquid, even if the surface of the actuator substrate 10 is exposed to a liquid, for example, a resist solution, an etching solution, a stripping solution, pure water, a liquid hydrophobic agent, or the like in a later process. These liquids are prevented from entering the passage 53 and the gap 15a.

次に、アクチュエータ基板10に液供給路60と液供給路接液膜61を形成する(ステップS4)。液供給路60は公知のフォトリソ・エッチング工程により形成する。すなわち、液供給路60を形成するとき、液供給路60が形成される部分が開口したレジストをマスクにして、アクチュエータ基板10表面の酸化膜・窒化膜積層膜は通常のドライエッチャーで、シリコン基板11はシリコンディープドライエッチャーにてエッチングを行う。他に、ウォータレーザやサンドブラスト等で形成する方法によっても可能である。また、液供給路接液膜61は、アクチュエータ基板10の裏面側よりPBO前駆体を含んだ溶液をスプレーコートにて液供給路60内壁に付着させ、その後ソフトベーク及びハードベークにより溶媒揮発とPBO化を行う。   Next, the liquid supply path 60 and the liquid supply path wetted film 61 are formed on the actuator substrate 10 (step S4). The liquid supply path 60 is formed by a known photolithography / etching process. That is, when the liquid supply path 60 is formed, the oxide film / nitride film laminated film on the surface of the actuator substrate 10 is a normal dry etcher using a resist having an opening in the portion where the liquid supply path 60 is formed as a mask. 11 etches with a silicon deep dry etcher. In addition, it is possible to use a method of forming by water laser or sand blasting. Further, the liquid supply path wetted film 61 attaches a solution containing a PBO precursor to the inner wall of the liquid supply path 60 by spray coating from the back side of the actuator substrate 10, and then performs solvent volatilization and PBO by soft baking and hard baking. Do.

次に、図15(c)に示すように、第二の開放孔51bを開口する(ステップS5)。この第二の開放孔51bは、例えば、あらかじめその部分を開口していた振動板接液膜25をマスクにドライエッチングにより開口する。このとき、上記開口よりも一回り大きく開口したハードマスク55で第二の開放孔51b付近以外をカバーしてドライエッチング時のダメージを防止する。その後、図15(d)に示すように、酸素プラズマによるエッチングにてダメージを受けた部分の振動板接液膜25と酸化膜ドライエッチング時のデポ物を除去する。   Next, as shown in FIG. 15C, the second opening hole 51b is opened (step S5). The second open hole 51b is opened by dry etching using, for example, the diaphragm wetted film 25 that has previously been opened as a mask. At this time, the hard mask 55 that is slightly larger than the opening is covered except for the vicinity of the second open hole 51b to prevent damage during dry etching. Thereafter, as shown in FIG. 15 (d), the diaphragm wetted film 25 in the portion damaged by the etching with oxygen plasma and the deposits during the oxide film dry etching are removed.

次に、空隙内疎水化処理を行う(ステップS6)。この空隙内疎水化処理では、第二の開放孔51bから連通路53を通じ空隙15aへのHMDS(ヘキサメチルジシラザン)などの疎水膜となるガス導入を行って振動板側絶縁膜21と固定電極側絶縁膜14の空隙15aに面した部分の疎水化処理を行う。このとき、特許文献1に開示されているように、前処理(乾燥)工程を行い、表面に付着している水分等を可能な限り低減することが望ましい。例えば、ドライエアーを供給した処理槽内にアクチュエータ基板10を放置し、処理槽内を真空にして加熱する真空加熱工程、処理槽内を真空雰囲気と窒素雰囲気に交互に切り換える工程及びこれらの組合せを前処理工程として採用することができる。また、疎水膜形成工程も、特許文献1に開示されているものと同様に、アクチュエータ基板10と液相のHMDSを入れた容器を処理槽内に置き、常温、常圧の状態でHMDS蒸気が拡散により十分空隙15a内に侵入するまで放置する。または、減圧にした処理槽内で液相のHMDSを入れた容器中にアクチュエータ基板10を浸漬させて液相のHMDSを空隙15a内に導入し、その後、別の処理槽にてアクチュエータ基板10を加熱し、液相のHMDSを空隙内15a内から蒸発させ除去しても良い。このとき、所望の濃度のHMDS蒸気が空隙15a内に残るように加熱処理槽内には適度なHMDS蒸気を導入しておく。   Next, the void hydrophobization process is performed (step S6). In this intracavity hydrophobization treatment, gas that becomes a hydrophobic film such as HMDS (hexamethyldisilazane) is introduced from the second open hole 51b to the gap 15a through the communication path 53, and the diaphragm-side insulating film 21 and the fixed electrode. The portion of the side insulating film 14 facing the gap 15a is subjected to a hydrophobic treatment. At this time, as disclosed in Patent Document 1, it is desirable to perform a pretreatment (drying) step to reduce moisture adhering to the surface as much as possible. For example, a vacuum heating process in which the actuator substrate 10 is left in a processing tank supplied with dry air and the inside of the processing tank is heated to a vacuum, a process of alternately switching the inside of the processing tank to a vacuum atmosphere and a nitrogen atmosphere, and a combination thereof. It can be employed as a pretreatment step. Also, in the hydrophobic film forming process, similarly to the one disclosed in Patent Document 1, a container containing the actuator substrate 10 and a liquid phase HMDS is placed in a treatment tank, and HMDS vapor is generated at normal temperature and normal pressure. It is left until it sufficiently penetrates into the gap 15a by diffusion. Alternatively, the actuator substrate 10 is immersed in a container containing the liquid phase HMDS in a decompressed treatment tank to introduce the liquid phase HMDS into the gap 15a, and then the actuator substrate 10 is placed in another treatment tank. The liquid phase HMDS may be removed by evaporation from the inside of the gap 15a by heating. At this time, an appropriate HMDS vapor is introduced into the heat treatment tank so that a desired concentration of HMDS vapor remains in the gap 15a.

次に、図15(e)に示すように、第二の開放孔51bを封止する(ステップS7)。第二の開放孔51bを封止する工程では、疎水化処理槽内からアクチュエータ基板10を取り出し、速やかに第二の開放孔51bを封止剤54aにて気密封止する。この封止剤54aとしては紫外線硬化型のエポキシ樹脂等を用いることができる。その後、図15(f)に示すように、液室基板20とアクチュエータ基板10を貼り合わせ、ノズル孔41と開口部42を有するノズル板40を公知例と同様に接着材にて接着する(ステップS8)。そして、図15(g)に示すように、疎水剤保持部52にノズル板40の開口部42から液体の疎水剤52aとなるHMDSを注入し、開口部を封止剤54bで封止する(ステップS9)。この封止剤54bには封止剤54aと同様に紫外線硬化型のエポキシ樹脂等を用いることができる。このようにして疎水剤52aを封止剤54bで封止する。   Next, as shown in FIG. 15E, the second open hole 51b is sealed (step S7). In the step of sealing the second opening hole 51b, the actuator substrate 10 is taken out from the hydrophobic treatment tank, and the second opening hole 51b is immediately hermetically sealed with the sealing agent 54a. As the sealant 54a, an ultraviolet curable epoxy resin or the like can be used. Thereafter, as shown in FIG. 15 (f), the liquid chamber substrate 20 and the actuator substrate 10 are bonded together, and the nozzle plate 40 having the nozzle holes 41 and the openings 42 is adhered with an adhesive as in the known example (step). S8). And as shown in FIG.15 (g), HMDS used as the liquid hydrophobic agent 52a is inject | poured into the hydrophobic agent holding | maintenance part 52 from the opening part 42 of the nozzle plate 40, and an opening part is sealed with the sealing agent 54b (FIG. 15G). Step S9). As the sealant 54b, an ultraviolet curable epoxy resin or the like can be used as in the sealant 54a. In this way, the hydrophobic agent 52a is sealed with the sealing agent 54b.

次に、第一の大気開放孔51aと第二の大気開放孔51b及び連通路53の配置例について、図16〜図19を参照して説明する。図16は各空隙15aの片側端部から連通路53を介して、チップ内に1箇所設けた第一の大気開放孔51aと第二の大気開放孔51bに連通させる例を示し、図17はチップ内の両側2箇所に第一の大気開放孔51aと第二の大気開放孔51bを設け、疎水剤をより短時間で導入できるようにすると同時に、空隙15a内のHMDS濃度が低下の抑制をより安定して行えるようにしたものである。図18は各空隙15aの両端部から連通路53を介して両側2箇所、チップ内の計4箇所に第一の大気開放孔51aを設けさらに効果的にしたものである。図19は各空隙15aの両端部から連通路53を設けた配置は、図18の配置例と同様であるが、第一の大気開放孔51aと第二の大気開放孔51bを両側の連通路53で共通として、大気開放孔の数を減らしたものである。図19に示す配置の場合、疎水剤の導入やHMDS濃度低下の抑制は図18の構成と同等のまま、封止が必要な箇所を減らすことで、封止に要する時間を短縮することが可能となる。さらに、図示は省略したが、特許文献2に開示されるように、各空隙15aをそれぞれ所要数毎にグループ化し空隙群毎にサブ共通連通路を枝分かれさせながら形成する様に配置して各空隙15aへの疎水剤導入を均一に行うえるようにしても良い。また、図11〜図13に示した開放孔51と疎水剤保持部52の配置の場合も同様であるし、他にも様々な配置例が考えられる。   Next, an arrangement example of the first atmosphere opening hole 51a, the second atmosphere opening hole 51b, and the communication path 53 will be described with reference to FIGS. FIG. 16 shows an example in which the first atmosphere opening hole 51a and the second atmosphere opening hole 51b provided in one place in the chip are communicated from one end of each gap 15a through the communication path 53, and FIG. The first air opening hole 51a and the second air opening hole 51b are provided at two locations on both sides of the chip so that the hydrophobic agent can be introduced in a shorter time, and at the same time, the HMDS concentration in the gap 15a is suppressed from being reduced. It is designed to be more stable. In FIG. 18, the first atmosphere opening holes 51a are further effectively provided at two positions on both sides of the gap 15a via the communication path 53 and a total of four positions in the chip. In FIG. 19, the arrangement in which the communication passages 53 are provided from both ends of each gap 15a is the same as the arrangement example of FIG. 18, but the first atmosphere opening hole 51a and the second atmosphere opening hole 51b are connected to both sides of the communication path. As common to 53, the number of air opening holes is reduced. In the case of the arrangement shown in FIG. 19, the introduction of the hydrophobic agent and the suppression of the decrease in the HMDS concentration remain the same as the configuration of FIG. It becomes. Further, although not shown in the drawings, as disclosed in Patent Document 2, each gap 15a is grouped according to the required number, and each gap group is arranged so as to branch and form a sub-common communication path. The hydrophobic agent may be introduced uniformly into 15a. The same applies to the arrangement of the opening hole 51 and the hydrophobic agent holding portion 52 shown in FIGS. 11 to 13, and various other arrangement examples are conceivable.

次に第2の液滴吐出ヘッド1aについて図20のノズル基板・液室基板・アクチュエータ基板の部品構成を示す分解斜視図と、図21のノズル基板・液室基板・アクチュエータ基板の透視状態平面配置図及び図22に示した図21のY21−Y21断面図を参照して説明する。   Next, with respect to the second droplet discharge head 1a, an exploded perspective view showing component configurations of the nozzle substrate, the liquid chamber substrate, and the actuator substrate of FIG. 20, and a perspective state plane arrangement of the nozzle substrate, the liquid chamber substrate, and the actuator substrate of FIG. A description will be given with reference to the cross-sectional view taken along the line Y21-Y21 in FIG.

液滴吐出ヘッド1aの静電型アクチュエータは液滴吐出ヘッド1と同様な構成であるが、開放孔51を一種類のみ設けた構成である。液滴吐出ヘッド1の静電型アクチュエータは第一の開放孔51aを開口し空隙15a内と外界を連通させることで常圧環境での振動板20の撓みを無くし、その状態で塗布法にて振動板接液膜25の形成を行ったが、液滴吐出ヘッド1aの静電型アクチュエータは真空蒸着法にてポリパラキシリレン膜を成膜して振動板接液膜25とした。そのため、振動板接液膜25形成時に空隙15a内を大気圧にする必要が無く、開放孔51は一種類のみとすることができる。また、吐出液の種類によっては振動板接液膜25が不要であるが、その場合もこのような構成とすることができる。   The electrostatic actuator of the droplet discharge head 1a has the same configuration as that of the droplet discharge head 1, but has a configuration in which only one type of opening hole 51 is provided. The electrostatic actuator of the droplet discharge head 1 opens the first open hole 51a and allows the inside of the gap 15a to communicate with the outside world, thereby eliminating the bending of the vibration plate 20 in the normal pressure environment. Although the diaphragm wetted film 25 was formed, the electrostatic actuator of the droplet discharge head 1a formed a polyparaxylylene film by vacuum deposition to form the diaphragm wetted film 25. For this reason, there is no need to set the air gap 15a to atmospheric pressure when the diaphragm wetted film 25 is formed, and the opening hole 51 can be of only one type. Moreover, although the diaphragm wetted film 25 is not necessary depending on the type of the discharged liquid, such a configuration can also be adopted in that case.

この液滴吐出ヘッド1aの静電型アクチュエータの大気開放孔51と疎水剤保持部52を形成して疎水剤52aを封止する製造工程を図23のフローチャートと図24の工程図を参照して説明する。   A manufacturing process for sealing the hydrophobic agent 52a by forming the air opening hole 51 and the hydrophobic agent holding portion 52 of the electrostatic actuator of the droplet discharge head 1a with reference to the flowchart of FIG. 23 and the process diagram of FIG. explain.

まず、図24(a)に示すように、アクチュエータ基板10の主要部を犠牲層プロセスによりを形成する(ステップS11)。このプロセスで犠牲層除去孔を減圧CVD法による酸化シリコン膜にて封止したので、この状態では空隙15a内は減圧に保持されている。次に、アクチュエータ基板10に液供給路60をフォトリソ・エッチング工程により形成する(ステップS12)。次に、図24(b)に示すように、振動板接液膜25と液供給路接液膜61となるポリパラキシリレン膜を真空蒸着法により同時に形成する(ステップS13)。この方法では蒸着チャンバー内で露出している部分はほぼ均一に成膜が行われる。成膜後に、通常のフォトリソ・エッチングプロセスにより、例えば外部との電気的接続部29上など不要な部分に成膜されたポリパラキシリレンを除去する。このとき、同時に開放孔51を開孔する部分のポリパラキシリレンも除去する。エッチングは酸素プラズマにて容易に行われる。なお、マスクとなるレジストもエッチングされるが、ポリパラキシリレン膜より十分に厚くしておくことで、マスクとして使用可能である。その後、レジスト除去は剥離液にて行う。次に、図24(c)に示すように、あらかじめ開放孔51が形成される部分が開口した振動板接液膜25をマスクにドライエッチングにより開口する(ステップS14)。このとき、上記開口よりも一回り大きく開口したハードマスク55により開放孔51付近以外をカバーしてドライエッチング時のダメージを防止する。その後、酸素プラズマによるエッチングにてダメージを受けた部分の振動板接液膜25と酸化膜ドライエッチング時のデポ物を除去する。   First, as shown in FIG. 24A, the main part of the actuator substrate 10 is formed by a sacrificial layer process (step S11). In this process, the sacrificial layer removal hole is sealed with a silicon oxide film formed by a low pressure CVD method, and thus the inside of the gap 15a is kept at a low pressure in this state. Next, the liquid supply path 60 is formed in the actuator substrate 10 by a photolithography / etching process (step S12). Next, as shown in FIG. 24B, a polyparaxylylene film that will be the diaphragm wetted film 25 and the liquid supply path wetted film 61 is simultaneously formed by vacuum deposition (step S13). In this method, a film is formed almost uniformly on the exposed portion in the vapor deposition chamber. After the film formation, polyparaxylylene formed on unnecessary portions such as the electrical connection portion 29 is removed by a normal photolithography / etching process. At this time, the polyparaxylylene in the portion that opens the open hole 51 is also removed. Etching is easily performed with oxygen plasma. In addition, although the resist used as a mask is also etched, it can be used as a mask by making it sufficiently thicker than the polyparaxylylene film. Thereafter, the resist is removed with a stripping solution. Next, as shown in FIG. 24C, an opening is formed by dry etching using the diaphragm wetted film 25 having a portion where the opening 51 is previously formed as a mask (step S14). At this time, the hard mask 55 that is slightly larger than the opening is covered except for the vicinity of the open hole 51 to prevent damage during dry etching. Thereafter, the portion of the diaphragm wetted film 25 damaged by the etching with oxygen plasma and the deposits during the oxide film dry etching are removed.

その後、図24(d)に示すように、開放孔51から連通路53を通じ空隙15aへのHMDSなどの疎水膜となるガス導入を行い振動板側絶縁膜21と固定電極側絶縁膜14の空隙15aに面した部分の疎水化処理を行う(ステップS15)。この疎水化処理では所望の濃度のHMDS蒸気が空隙15a内に残るようにしておく。次に、疎水化処理槽内からアクチュエータ基板10を取り出し、速やかに開放孔51を封止剤54aにて気密封止する(ステップS16)。この封止剤54aとしては、前述したように紫外線硬化型のエポキシ樹脂等を用いることができる。以下、液室基板30とアクチュエータ基板10を貼り合わせ(ステップS17)、疎水剤保持部52にノズル板40の開口部42から液体の疎水剤52aとなるHMDSを注入し、開口部を封止剤54bで封止する(ステップS18)。   Thereafter, as shown in FIG. 24 (d), a gas that becomes a hydrophobic film such as HMDS is introduced from the open hole 51 into the gap 15 a through the communication path 53, and the gap between the diaphragm side insulating film 21 and the fixed electrode side insulating film 14 is introduced. Hydrophobization of the portion facing 15a is performed (step S15). In this hydrophobization treatment, a desired concentration of HMDS vapor is left in the gap 15a. Next, the actuator substrate 10 is taken out from the hydrophobic treatment tank, and the open hole 51 is immediately hermetically sealed with the sealant 54a (step S16). As the sealing agent 54a, as described above, an ultraviolet curable epoxy resin or the like can be used. Thereafter, the liquid chamber substrate 30 and the actuator substrate 10 are bonded together (step S17), HMDS that becomes the liquid hydrophobic agent 52a is injected into the hydrophobic agent holding portion 52 from the opening portion 42 of the nozzle plate 40, and the opening portion is sealed. Sealing is performed at 54b (step S18).

次に第3の液滴吐出ヘッド1bについて図25〜図27の断面図を参照して説明する。液滴吐出ヘッド1bの静電型アクチュエータは、図25〜図27のいずれの場合も、液体疎水剤保持部52に吸収体を配置し、吸収体に液体疎水剤を保持させるとともに第二の開放孔51bは封止せず開放のままにしたものである。このような構成とすることにより、疎水剤保持部52から空隙15aへ疎水剤蒸気の供給を行い易くできる。それ以外は液滴吐出ヘッド1の静電型アクチュエータ、と同様である。また、製造工程は、図25に示した構成では空隙内疎水化処理後に第二の開放孔51bを封止する工程を省略し、吸収体を開放孔51を覆うように配置することで得られる。また、図26に示した構成では第二の開放孔51bを封止する工程を省略し、あらかじめ液室基板30に設けた疎水剤保持部52に中に配置しておくことで得られる。また、図27に示した構成は、吸収体を配置後アクチュエータ基板10と液室基板30を貼り合わせる前に吸収体に疎水剤を含ませることで得られる。さらに、図示は省略したが図27の構成で吸収体を液室基板30側に配置することも可能である。   Next, the third droplet discharge head 1b will be described with reference to the sectional views of FIGS. In any of the cases shown in FIGS. 25 to 27, the electrostatic actuator of the droplet discharge head 1b has the absorber disposed in the liquid hydrophobic agent holding portion 52 to hold the liquid hydrophobic agent in the absorber and the second opening. The holes 51b are not sealed and are left open. With such a configuration, it is possible to easily supply the hydrophobic agent vapor from the hydrophobic agent holding portion 52 to the gap 15a. The rest is the same as the electrostatic actuator of the droplet discharge head 1. Further, the manufacturing process can be obtained by omitting the step of sealing the second open hole 51b after the hydrophobic treatment in the gap in the configuration shown in FIG. 25 and arranging the absorber so as to cover the open hole 51. . Further, in the configuration shown in FIG. 26, the step of sealing the second opening hole 51b is omitted, and the second opening hole 51b is obtained by placing it in the hydrophobic agent holding portion 52 provided in the liquid chamber substrate 30 in advance. 27 can be obtained by including a hydrophobic agent in the absorber before the actuator substrate 10 and the liquid chamber substrate 30 are bonded together after the absorber is disposed. Further, although not shown, the absorber can be arranged on the liquid chamber substrate 30 side in the configuration of FIG.

次に第4の液滴吐出ヘッド1cについて図28のノズル基板・液室基板・アクチュエータ基板の部品構成を示す分解斜視図と、図29のノズル基板・液室基板・アクチュエータ基板の透視状態平面配置図と図30に示した図29のX41−X41断面図及び図31に示した図29のY42−Y42断面図を参照して説明する。   Next, with respect to the fourth droplet discharge head 1c, an exploded perspective view showing component configurations of the nozzle substrate, the liquid chamber substrate, and the actuator substrate of FIG. 28, and a perspective plane arrangement of the nozzle substrate, the liquid chamber substrate, and the actuator substrate of FIG. This will be described with reference to FIG. 29 and the X41-X41 cross-sectional view of FIG. 29 shown in FIG. 30 and the Y42-Y42 cross-sectional view of FIG. 29 shown in FIG.

液滴吐出ヘッド1から液滴吐出ヘッド1bの静電型アクチュエータは、液室基板30に液体疎水剤保持部52を形成しているのに対して、液滴吐出ヘッド1cは吸収体を液体疎水剤保持部とし、その周りを樹脂材料等による封止剤54bにて封止した構成としている。液体疎水剤は吸収体に保持されているので、図32の断面図に示すように、第一の開放孔51aを封止剤54aで封止しない構成としてもよい。また、開放孔51と液体疎水剤保持部52と連通路43の配置については、色々な変形例を採用することができる。また、静電アクチュエータを液滴吐出ヘッド以外の用途に使う場合にもこのような構成は適用できる。   The electrostatic actuators from the droplet discharge head 1 to the droplet discharge head 1b form the liquid hydrophobic agent holding portion 52 on the liquid chamber substrate 30, whereas the droplet discharge head 1c uses the liquid-hydrophobic agent holding portion as a liquid-hydrophobic material. It is set as the agent holding | maintenance part and it is set as the structure sealed around with the sealing agent 54b by resin materials etc. Since the liquid hydrophobic agent is held by the absorbent body, as shown in the cross-sectional view of FIG. 32, the first opening hole 51a may not be sealed with the sealing agent 54a. Various modifications can be adopted for the arrangement of the opening hole 51, the liquid hydrophobic agent holding part 52, and the communication path 43. Such a configuration can also be applied when the electrostatic actuator is used for purposes other than the droplet discharge head.

この液滴吐出ヘッド1cの静電型アクチュエータの大気開放孔51と疎水剤保持部52を形成する製造工程を図33のフローチャートを参照して説明する。   A manufacturing process for forming the air opening hole 51 and the hydrophobic agent holding portion 52 of the electrostatic actuator of the droplet discharge head 1c will be described with reference to the flowchart of FIG.

アクチュエータ基板10の主要部を形成して第二の開放孔封止までは液滴吐出ヘッド1の静電型アクチュエータの製造工程と同様である(ステップS21〜S27)。その後、吸収体を設置して液体疎水剤注入・封止を行ってから液室基板30とアクチュエータ基板10貼り合わせる(ステップS28〜S30)。この場合、特に第二の開放孔51bを封止剤54aで封止しない構成について、空隙内疎水化処理の後は、疎水剤は疎水剤保持部から再度供給されるので空隙内から抜けても大きな問題とはならないが、空隙15a内に水分が入り込むことは避ける必要があるので、このような工程としたのである。もちろん、保管や工程の環境を制御して、液室基板30とアクチュエータ基板10を貼り合わせた後に液体疎水剤注入した後に吸収体設置・液体疎水剤注入・封止を行っても良い。   The process up to forming the main part of the actuator substrate 10 and sealing the second open hole is the same as the manufacturing process of the electrostatic actuator of the droplet discharge head 1 (steps S21 to S27). Then, after installing an absorber and injecting and sealing the liquid hydrophobic agent, the liquid chamber substrate 30 and the actuator substrate 10 are bonded together (steps S28 to S30). In this case, especially in the configuration in which the second open hole 51b is not sealed with the sealing agent 54a, the hydrophobic agent is supplied again from the hydrophobic agent holding portion after the hydrophobic treatment in the gap, so that even if it falls out of the gap. Although it does not become a big problem, since it is necessary to avoid that a water | moisture content penetrates into the space | gap 15a, it was set as such a process. Of course, the storage and process environment may be controlled so that the absorber installation, the liquid hydrophobic agent injection, and the sealing may be performed after the liquid hydrophobic substrate is injected after the liquid chamber substrate 30 and the actuator substrate 10 are bonded together.

次に第5の液滴吐出ヘッド1dについて図34のノズル基板・液室基板・アクチュエータ基板の部品構成を示す分解斜視図と、図35のノズル基板・液室基板・アクチュエータ基板の透視状態平面配置図と、図36に示した図35のX51−X51断面図と、図37に示した図35のX52−X52断面図と、図38に示した図35のX53−X53断面図と、図39に示した図35のY51−Y51断面図及び図40の液体疎水剤保持部周辺の部分拡大平面図を参照して説明する。   Next, with respect to the fifth droplet discharge head 1d, an exploded perspective view showing component configurations of the nozzle substrate, the liquid chamber substrate, and the actuator substrate of FIG. 34, and a perspective state plane arrangement of the nozzle substrate, the liquid chamber substrate, and the actuator substrate of FIG. 36, the X51-X51 cross section of FIG. 35 shown in FIG. 36, the X52-X52 cross section of FIG. 35 shown in FIG. 37, the X53-X53 cross section of FIG. 35 shown in FIG. 35, and a partially enlarged plan view around the liquid hydrophobic agent holding part in FIG. 40.

液滴吐出ヘッド1dの静電型アクチュエータは、アクチュエータ基板10に液体疎水剤保持部52を形成している。この液体疎水剤保持部52は第一の大気開放孔51aと第二の大気開放孔51bよりも空隙15aに近い側に形成する。なお、この配置例もいろいろな配置を採用しても良い。   The electrostatic actuator of the droplet discharge head 1 d has a liquid hydrophobic agent holding part 52 formed on the actuator substrate 10. The liquid hydrophobic agent holding part 52 is formed on the side closer to the gap 15a than the first atmosphere opening hole 51a and the second atmosphere opening hole 51b. Note that various arrangements may be adopted for this arrangement example.

この疎水剤保持部52は連通路53と同じく空隙15aを形成するための犠牲層と断面積増加のために下部電極層をエッチングして形成する。また、断面積増加の必要がない場合は、犠牲層だけで形成しても良い。また、空隙15aが電極基板に形成した凹部と振動板形成基板を貼り合わせて形成される構成の場合についても、疎水剤保持部52と連通路53を空隙15aと同様に形成することができる。   The hydrophobic agent holding portion 52 is formed by etching the sacrificial layer for forming the gap 15a and the lower electrode layer for increasing the cross-sectional area, like the communication path 53. If there is no need to increase the cross-sectional area, the sacrificial layer alone may be used. In the case where the gap 15a is formed by bonding the concave portion formed in the electrode substrate and the diaphragm forming substrate, the hydrophobic agent holding portion 52 and the communication path 53 can be formed in the same manner as the gap 15a.

また、液体疎水剤を保持する疎水剤保持部52は、図40に示すように、例えば微細な管521を複数束ねる等で表面積を増やした構造とし、毛管力により液体疎水剤を保持する構造とし、疎水剤保持部52の空隙側522は蛇行形状として空隙15aに液体の疎水剤が流れ込まないようにすると良い。このように液体疎水剤を保持する疎水剤保持部52を構成して空隙内疎水化工程で疎水剤が導入されにくい場合は、疎水剤保持部52と並列に開放孔51を形成すれば良い。   In addition, as shown in FIG. 40, the hydrophobic agent holding part 52 that holds the liquid hydrophobic agent has a structure in which the surface area is increased by, for example, bundling a plurality of fine tubes 521, and a structure that holds the liquid hydrophobic agent by capillary force. The void side 522 of the hydrophobic agent holding part 52 is preferably meandered so that the liquid hydrophobic agent does not flow into the void 15a. In this way, when the hydrophobic agent holding part 52 that holds the liquid hydrophobic agent is configured and the hydrophobic agent is difficult to be introduced in the intracavity hydrophobization step, the open hole 51 may be formed in parallel with the hydrophobic agent holding part 52.

この静電型アクチュエータの製造工程は、図41のフローチャートに示すように、液滴吐出ヘッド1の製造工程と概ね同一の工程であるが、空隙内疎水化処理したのち(ステップS31〜S36)、液体疎水剤を第二の開放孔51bより液体疎水剤保持部52に注入し、その後、第二の開放孔51bを封止する(ステップS37,S38)。このように空隙内疎水化処理直後に液体疎水剤注入と封止を行えることから、疎水化処理後空隙内に水分が入らないようにすることが容易である。   As shown in the flowchart of FIG. 41, the manufacturing process of the electrostatic actuator is substantially the same as the manufacturing process of the droplet discharge head 1, but after the hydrophobization process in the gap (steps S31 to S36), The liquid hydrophobic agent is injected into the liquid hydrophobic agent holding part 52 through the second opening hole 51b, and then the second opening hole 51b is sealed (steps S37 and S38). As described above, since the liquid hydrophobic agent can be injected and sealed immediately after the hydrophobization treatment in the void, it is easy to prevent moisture from entering the void after the hydrophobic treatment.

次に液滴吐出ヘッド1を搭載したインクジェット記録装置の一例について図42の斜視図と図43の機構部の構成を示す側面図を参照して説明する。このインクジェット記録装置90は、装置本体の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ98とキャリッジ98に搭載した液滴吐出ヘッド1及び液滴吐出ヘッド1へインクを供給するインクカートリッジ99等で構成される印字機構部91等を収納し、装置本体の下方部には前方側から多数枚の用紙92を積載可能な給紙カセット(或いは給紙トレイでもよい)93を抜き差し自在に装着されている。また、用紙92を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ94を有し、給紙カセット93あるいは手差しトレイ94から給送される用紙92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95に排紙する。   Next, an example of an ink jet recording apparatus on which the droplet discharge head 1 is mounted will be described with reference to a perspective view of FIG. 42 and a side view showing a configuration of a mechanism portion of FIG. The ink jet recording apparatus 90 includes a carriage 98 movable in the main scanning direction inside the apparatus main body, a droplet discharge head 1 mounted on the carriage 98, an ink cartridge 99 for supplying ink to the droplet discharge head 1, and the like. A paper feed cassette (or a paper feed tray) 93 on which a large number of sheets 92 can be stacked from the front side is detachably attached to the lower part of the apparatus main body. Further, it has a manual feed tray 94 that is opened to manually feed the paper 92, takes in the paper 92 fed from the paper feed cassette 93 or the manual feed tray 94, and records a required image by the printing mechanism 91. Thereafter, the paper is discharged onto a paper discharge tray 95 mounted on the rear side.

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96と従ガイドロッド97とでキャリッジ98を主走査方向に摺動自在に保持し、このキャリッジ98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液滴吐出ヘッド1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98には液滴吐出ヘッド1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99を交換可能に装着している。   The printing mechanism 91 holds a carriage 98 slidably in the main scanning direction by a main guide rod 96 and a sub guide rod 97 which are guide members horizontally mounted on left and right side plates (not shown). A droplet discharge head 1 that discharges ink droplets of each color (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk) is arranged in a direction intersecting the main scanning direction with a plurality of ink discharge ports (nozzles). However, it is mounted with the ink droplet ejection direction facing downward. Further, each ink cartridge 99 for supplying ink of each color to the droplet discharge head 1 is replaceably mounted on the carriage 98.

インクカートリッジ99は上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出ヘッド1へインクを供給する供給口が設けられ、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液滴吐出ヘッド1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、液滴吐出ヘッド1としては各色の液滴吐出ヘッド1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個の液室吐出ヘッドでもよい。   The ink cartridge 99 is provided with an air port communicating with the atmosphere at the upper side, and a supply port for supplying ink to the droplet discharge head 1 at the lower side, and has a porous body filled with ink inside. The ink supplied to the droplet discharge head 1 is maintained at a slight negative pressure by the capillary force of the material. In addition, although the droplet discharge head 1 of each color is used as the droplet discharge head 1, a single liquid chamber discharge head having nozzles for discharging ink droplets of each color may be used.

ここで、キャリッジ98は後方側(用紙搬送方向下流側)を主ガイドロッド96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97に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ98を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ101で回転駆動される駆動プーリ102と従動プーリ103との間にタイミングベルト104を張装し、このタイミングベルト104をキャリッジ98に固定しており、主走査モータ101の正逆回転によりキャリッジ98が往復駆動される。   Here, the carriage 98 is slidably fitted to the main guide rod 96 on the rear side (downstream side in the paper conveyance direction), and is slidably mounted on the secondary guide rod 97 on the front side (upstream side in the paper conveyance direction). is doing. In order to move and scan the carriage 98 in the main scanning direction, a timing belt 104 is stretched between the driving pulley 102 and the driven pulley 103 that are rotationally driven by the main scanning motor 101, and the timing belt 104 is moved to the carriage 98. The carriage 98 is reciprocally driven by forward and reverse rotations of the main scanning motor 101.

一方、給紙カセット93にセットした用紙92を液滴吐出ヘッド1の下方側に搬送するために、給紙カセット93から用紙92を分離給装する給紙ローラ105及びフリクションパッド106と、用紙92を案内するガイド部材107と、給紙された用紙92を反転させて搬送する搬送ローラ108と、この搬送ローラ108の周面に押し付けられる搬送コロ109及び搬送ローラ108からの用紙92の送り出し角度を規定する先端コロ110とを有する。搬送ローラ108は副走査モータ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 92 set in the paper feed cassette 93 to the lower side of the droplet discharge head 1, the paper feed roller 105 and the friction pad 106 for separating and feeding the paper 92 from the paper feed cassette 93, and the paper 92 A guide member 107 that guides the sheet 92, a conveying roller 108 that reverses and conveys the fed paper 92, a conveying roller 109 that is pressed against the peripheral surface of the conveying roller 108, and a feeding angle of the sheet 92 from the conveying roller 108. And a tip roller 110 for defining. The transport roller 108 is rotationally driven through a gear train by a sub-scanning motor.

そして、キャリッジ98の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ108から送り出された用紙92を液滴吐出ヘッド1の下方側で案内するため用紙ガイド部材である印写受け部材111を設けている。この印写受け部材111の用紙搬送方向下流側には、用紙92を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ112と拍車113を設け、さらに用紙92を排紙トレイ95に送り出す排紙ローラ114と拍車115と、排紙経路を形成するガイド部材116,117とを配設している。   Then, a printing receiving member 111 which is a paper guide member is provided to guide the paper 92 sent from the transport roller 108 corresponding to the movement range of the carriage 98 in the main scanning direction on the lower side of the droplet discharge head 1. Yes. A conveyance roller 112 and a spur 113 that are rotationally driven to send the paper 92 in the paper discharge direction are provided on the downstream side of the printing receiving member 111 in the paper conveyance direction, and the paper 92 is further discharged to the paper discharge tray 95. A roller 114, a spur 115, and guide members 116 and 117 that form a paper discharge path are disposed.

このインクジェット記録装置90で記録時には、キャリッジ98を移動させながら画像信号に応じて液滴吐出ヘッド1を駆動することにより、停止している用紙92にインクを吐出して1行分を記録し、その後、用紙92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92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92を排紙する。   When recording with the inkjet recording apparatus 90, the droplet discharge head 1 is driven in accordance with the image signal while moving the carriage 98, thereby discharging ink onto the stopped sheet 92 to record one line. Thereafter, after the sheet 92 is conveyed by a predetermined amount, the next line is recorded. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the paper 92 reaches the recording area, the recording operation is terminated and the paper 92 is discharged.

また、キャリッジ98の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、液滴吐出ヘッド1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98は印字待機中にはこの回復装置117側に移動されてキャッピング手段で液滴吐出ヘッド1をキャッピングして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。   Further, a recovery device 117 for recovering the ejection failure of the droplet ejection head 1 is disposed at a position outside the recording area on the right end side in the movement direction of the carriage 98. The recovery device 117 includes a cap unit, a suction unit, and a cleaning unit. During printing standby, the carriage 98 is moved to the recovery device 117 side, and the droplet discharge head 1 is capped by the capping unit to keep the discharge port portion in a wet state, thereby preventing discharge 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.

また、吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で液滴吐出ヘッド1の吐出口(ノズル)を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜(不図示)に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。   In addition, when a discharge failure occurs, the discharge port (nozzle) of the droplet discharge head 1 is sealed with a capping unit, and bubbles and the like are sucked out from the discharge port with a suction unit through the tube, and adhere to the discharge port surface. The discharged 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 at the lower part of the main body and absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.

このように、このインクジェット記録装置90においては前記静電型アクチュエータを具備した液滴吐出ヘッド1を搭載しているので、振動板駆動不良によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク滴吐出特性が得られて、画像品質が向上する。また低電圧で駆動できるヘッドを搭載するので、インクジェット記録装置全体の消費電力も低減できる。   As described above, since the ink jet recording apparatus 90 is equipped with the liquid droplet ejection head 1 having the electrostatic actuator, there is no ink droplet ejection failure due to vibration plate drive failure and stable ink droplet ejection characteristics. As a result, the image quality is improved. In addition, since a head that can be driven at a low voltage is mounted, the power consumption of the entire inkjet recording apparatus can be reduced.

前記説明ではインクジェット記録装置90に液滴吐出ヘッド1を使用した場合について説明したが、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装置に液滴吐出ヘッド1を適用しても良い。   In the above description, the case where the droplet discharge head 1 is used in the ink jet recording apparatus 90 has been described. However, even if the droplet discharge head 1 is applied to a device that discharges droplets other than ink, for example, a liquid resist for patterning. good.

この発明の液滴吐出ヘッドの構成を示す分解斜視図である。1 is an exploded perspective view showing a configuration of a droplet discharge head of the present invention. 液滴吐出ヘッドの構成を示す平面配置図である。FIG. 3 is a plan layout view showing a configuration of a droplet discharge head. 図2のX11−X11断面図である。It is X11-X11 sectional drawing of FIG. 図2のX12−X12断面図である。It is X12-X12 sectional drawing of FIG. 図2のX13−X13断面図である。It is X13-X13 sectional drawing of FIG. 図2のY11−Y11断面図である。It is Y11-Y11 sectional drawing of FIG. 図2のY12−Y12断面図である。It is Y12-Y12 sectional drawing of FIG. 図2のY13−Y13断面図である。It is Y13-Y13 sectional drawing of FIG. アクチュエータ基板の開放孔周辺の拡大図である。It is an enlarged view around the opening hole of an actuator substrate. アクチュエータ基板の開放孔と疎水剤保持部の第2の構成を示す配置図である。It is an arrangement drawing showing the 2nd composition of the opening hole of an actuator substrate, and a hydrophobic agent maintenance part. アクチュエータ基板の開放孔と疎水剤保持部の第3の構成を示す配置図である。It is an arrangement drawing showing the 3rd composition of the opening hole of an actuator substrate, and a hydrophobic agent maintenance part. アクチュエータ基板の開放孔と疎水剤保持部の第4の構成を示す配置図である。It is an arrangement drawing showing the 4th composition of the opening hole of an actuator substrate, and a hydrophobic agent maintenance part. アクチュエータ基板の開放孔と疎水剤保持部の第5の構成を示す配置図である。FIG. 10 is a layout diagram illustrating a fifth configuration of the opening hole and the hydrophobic agent holding portion of the actuator substrate. 第一と第二の大気開放孔と疎水剤保持部を形成して疎水剤を封止する製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process which forms the 1st and 2nd air | atmosphere open hole and a hydrophobic agent holding | maintenance part, and seals a hydrophobic agent. 第一と第二の大気開放孔と疎水剤保持部を形成して疎水剤を封止する製造工程を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing process which forms a 1st and 2nd air | atmosphere open hole and a hydrophobic agent holding | maintenance part, and seals a hydrophobic agent. 第一と第二の大気開放孔及び連通路の配置を示す配置図である。It is a layout diagram showing the layout of the first and second atmosphere opening holes and the communication path. 第一と第二の大気開放孔及び連通路の第2の配置を示す配置図である。It is a layout diagram showing the second layout of the first and second atmosphere opening holes and the communication path. 第一と第二の大気開放孔及び連通路の第3の配置を示す配置図である。It is a layout diagram showing a third layout of the first and second atmosphere opening holes and the communication path. 第一と第二の大気開放孔及び連通路の第4の配置を示す配置図である。It is a layout diagram showing a fourth layout of the first and second atmosphere opening holes and the communication path. 第2の液滴吐出ヘッドの構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of a 2nd droplet discharge head. 第2の液滴吐出ヘッドの構成を示す平面配置図である。FIG. 6 is a plan view showing a configuration of a second droplet discharge head. 図21のY21−Y21断面図である。It is Y21-Y21 sectional drawing of FIG. 第2の液滴吐出ヘッドの大気開放孔と疎水剤保持部を形成して疎水剤を封止する製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process which forms the air release hole and hydrophobic agent holding | maintenance part of a 2nd droplet discharge head, and seals a hydrophobic agent. 第2の液滴吐出ヘッドの大気開放孔と疎水剤保持部を形成して疎水剤を封止する製造工程を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing process which forms the atmospheric | air release hole and hydrophobic agent holding | maintenance part of a 2nd droplet discharge head, and seals a hydrophobic agent. 第3の液滴吐出ユニットにおける疎水剤保持部の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the hydrophobic agent holding | maintenance part in a 3rd droplet discharge unit. 第3の液滴吐出ユニットにおける疎水剤保持部の第2の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd structure of the hydrophobic agent holding | maintenance part in a 3rd droplet discharge unit. 第3の液滴吐出ユニットにおける疎水剤保持部の第3の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 3rd structure of the hydrophobic agent holding | maintenance part in a 3rd droplet discharge unit. 第4の液滴吐出ヘッドの構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of a 4th droplet discharge head. 第4の液滴吐出ヘッドの構成を示す平面配置図である。FIG. 10 is a plan layout view showing a configuration of a fourth droplet discharge head. 図29のX41−X41断面図である。It is X41-X41 sectional drawing of FIG. 図29のY42−Y42断面図である。It is Y42-Y42 sectional drawing of FIG. 第4の液滴吐出ユニットにおける第一と第二の開放孔の部分を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the part of the 1st and 2nd open hole in a 4th droplet discharge unit. 第4の液滴吐出ヘッドの大気開放孔と疎水剤保持部を形成する製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process which forms the air release hole and hydrophobic agent holding | maintenance part of a 4th droplet discharge head. 第5の液滴吐出ヘッドの構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of a 5th droplet discharge head. 第5の液滴吐出ヘッドの構成を示す平面配置図である。FIG. 10 is a plan layout view showing a configuration of a fifth droplet discharge head. 図35のX51−X51断面図である。It is X51-X51 sectional drawing of FIG. 図35のX52−X52断面図である。It is X52-X52 sectional drawing of FIG. 図35のX53−X53断面図である。It is X53-X53 sectional drawing of FIG. 図35のY51−Y51断面図である。It is Y51-Y51 sectional drawing of FIG. 第5の液滴吐出ヘッドにおける液体疎水剤保持部周辺の構成を示す拡大平面図である。FIG. 9 is an enlarged plan view showing a configuration around a liquid hydrophobic agent holding unit in a fifth droplet discharge head. 第5の液滴吐出ヘッドの大気開放孔と疎水剤保持部を形成して疎水剤を封止する製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process which forms the air | atmosphere open hole and hydrophobic agent holding | maintenance part of a 5th droplet discharge head, and seals a hydrophobic agent. 液滴吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置を示す斜視図である。It is a perspective view showing an ink jet recording apparatus equipped with a droplet discharge head. インクジェット記録装置の機構部の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the mechanism part of an inkjet recording device.

符号の説明Explanation of symbols

1;液滴吐出ヘッド、10;アクチュエータ基板、11;シリコン基板、
12;基板絶縁膜、13;固定電極層、13a;固定電極、14;固定電極側絶縁膜、
15a;空隙、20;振動板、21;振動板側絶縁膜、22;振動板電極層、
22a;振動板電極、30;液室基板、31;共通液室、32;流体抵抗部、
33;加圧液室、34;連通管、40;ノズル板、41;ノズル孔、42;開口部、
51;開放孔、51a;第一の開放孔、51b;第二の開放孔、52;疎水剤保持部、
53;連通路、54;封止剤、60;液供給路、90;インクジェット記録装置。
1; droplet discharge head, 10; actuator substrate, 11; silicon substrate,
12; substrate insulating film, 13; fixed electrode layer, 13a; fixed electrode, 14; fixed electrode side insulating film,
15a; gap, 20; diaphragm, 21; diaphragm side insulating film, 22; diaphragm electrode layer,
22a; diaphragm electrode, 30; liquid chamber substrate, 31; common liquid chamber, 32; fluid resistance portion,
33; pressurized liquid chamber, 34; communication pipe, 40; nozzle plate, 41; nozzle hole, 42;
51; Open hole, 51a; First open hole, 51b; Second open hole, 52; Hydrophobic agent holding part,
53; Communication path, 54; Sealant, 60; Liquid supply path, 90; Inkjet recording apparatus.

Claims (8)

少なくとも一部が可動電極となっている変形可能な振動板と、該振動板に空隙を介して対向配置された固定電極とを備え、前記可動電極と前記固定電極間に電圧を印可したときに発生する静電力で前記振動板を変形させる静電型アクチュエータにおいて、
前記空隙に連通する連通路と、該連通路を外部に連通させる大気開放孔を有する大気開放部と、前記連通路に接した疎水剤保持部を有し、前記振動板と前記固定電極の前記空隙側の表面には疎水膜が形成され、前記空隙中に疎水基を有する疎水剤の蒸気が封入されているとともに前記疎水剤保持部に液体の疎水剤を保持したことを特徴とする静電型アクチュエータ。
When a deformable diaphragm having at least a part of a movable electrode and a fixed electrode disposed opposite to the diaphragm via a gap, when a voltage is applied between the movable electrode and the fixed electrode In the electrostatic actuator that deforms the diaphragm with the generated electrostatic force,
A communication passage communicating with the gap, an air release portion having an air release hole for communicating the communication passage with the outside, and a hydrophobic agent holding portion in contact with the communication passage, the diaphragm and the fixed electrode A hydrophobic film is formed on the surface of the void side, a vapor of a hydrophobic agent having a hydrophobic group is enclosed in the void, and a liquid hydrophobic agent is held in the hydrophobic agent holding portion. Type actuator.
前記空隙に連通した連通路と疎水剤保持部の間に、液体の疎水剤を通さないが疎水剤の蒸気を通す膜を設けることを特徴とする請求項1記載の静電型アクチュエータ。   2. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein a film that does not allow the liquid hydrophobic agent to pass but allows the hydrophobic agent vapor to pass is provided between the communication path communicating with the gap and the hydrophobic agent holding portion. 前記疎水剤保持部に吸収体を配置し、吸収体に液体の疎水剤を保持させることを特徴とする請求項1又は2記載の静電型アクチュエータ。   The electrostatic actuator according to claim 1, wherein an absorber is disposed in the hydrophobic agent holding portion, and the liquid hydrophobic agent is held in the absorber. 少なくとも一部が可動電極となっている変形可能な振動板と、該振動板に空隙を介して対向配置された固定電極とを備え、前記可動電極と前記固定電極間に電圧を印可したときに発生する静電力で前記振動板を変形させる静電型アクチュエータにおいて、
前記空隙に連通する連通路と、該連通路と大気開放孔を有する大気開放部との間に設けられた疎水剤保持部を有し、前記振動板と前記固定電極の前記空隙側の表面に疎水膜が形成され、前記空隙中に疎水基を有する疎水剤の蒸気が封入されているとともに、前記疎水剤保持部に液体の疎水剤を保持したことを特徴とする静電型アクチュエータ。
When a deformable diaphragm having at least a part of a movable electrode and a fixed electrode disposed opposite to the diaphragm via a gap, when a voltage is applied between the movable electrode and the fixed electrode In the electrostatic actuator that deforms the diaphragm with the generated electrostatic force,
A communicating path communicating with the gap, and a hydrophobic agent holding portion provided between the communicating path and an atmosphere opening portion having an atmosphere opening hole, on the surface of the diaphragm and the fixed electrode on the gap side An electrostatic actuator, wherein a hydrophobic film is formed, a vapor of a hydrophobic agent having a hydrophobic group is sealed in the gap, and a liquid hydrophobic agent is held in the hydrophobic agent holding portion.
前記疎水剤保持部の前記連通路側は蛇行形状として前記空隙に液体の疎水剤が流れ込まないようにしたことを特徴とする請求項4記載の静電型アクチュエータ。   5. The electrostatic actuator according to claim 4, wherein the hydrophobic agent holding portion has a meandering shape on the communication path side so that liquid hydrophobic agent does not flow into the gap. 少なくとも一部が可動電極となっている変形可能な振動板と、該振動板に空隙を介して対向配置された固定電極と、前記振動板及び前記固定電極の前記空隙側の表面に形成された疎水膜と、空隙に連通して設けられた連通路と、該連通路を外部に連通させる大気開放孔を有する大気開放部と、前記連通路に接した疎水剤保持部を有し、前記可動電極と前記固定電極間に電圧を印可したときに発生する静電力で前記振動板を変形させる静電型アクチュエータの製造方法であって、
前記空隙中に疎水基を有する疎水剤の蒸気を封入した後、前記疎水剤保持部に液体の疎水剤を注入して封止することを特徴とする静電型アクチュエータの製造方法。
A deformable diaphragm at least a part of which is a movable electrode, a fixed electrode opposed to the diaphragm via a gap, and formed on a surface of the diaphragm and the fixed electrode on the gap side A movable membrane having a hydrophobic membrane, a communication passage provided in communication with the air gap, an air release portion having an air release hole for communicating the communication passage with the outside, and a hydrophobic agent holding portion in contact with the communication passage; An electrostatic actuator manufacturing method for deforming the diaphragm with an electrostatic force generated when a voltage is applied between an electrode and the fixed electrode,
A method for manufacturing an electrostatic actuator, comprising: sealing a vapor of a hydrophobic agent having a hydrophobic group in the gap, and then injecting a liquid hydrophobic agent into the hydrophobic agent holding portion.
請求項1乃至6のいずれかに記載の静電型アクチュエータを有し、前記可動電極と前記固定電極間に電圧を印可したときに発生する静電力で前記振動板を変形させてノズルから液滴を吐出させることを特徴とする液滴吐出ヘッド。   7. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the diaphragm is deformed by an electrostatic force generated when a voltage is applied between the movable electrode and the fixed electrode, and droplets are discharged from the nozzle. A liquid droplet discharge head characterized by discharging liquid. 請求項7記載の液滴吐出ヘッドを有し、該液滴吐出ヘッドのノズルからインク滴を吐出させて画像を記録することを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising: the droplet discharge head according to claim 7, wherein an image is recorded by discharging an ink droplet from a nozzle of the droplet discharge head.
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