JP5515382B2 - Electrostatic actuator, droplet discharge head, and manufacturing method thereof - Google Patents
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本発明は、静電駆動方式の静電アクチュエーター、液滴吐出ヘッド及びそれらの製造方法に関する。 The present invention relates to an electrostatic drive type electrostatic actuator, a droplet discharge head, and a manufacturing method thereof.
ノズル孔から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドには、アクチュエーターの駆動方式として、静電気力を利用したものがある。以下、この駆動方式によるアクチュエーターを「静電アクチュエーター」と称するものとする。
例えば、液滴吐出ヘッドの代表例であるインクジェットヘッドの静電アクチュエーターは、一般に、ガラス等の基板上に形成された個別電極(固定電極)と、この個別電極に所定のギャップ(空隙)を介して対向配置されたシリコン製の振動板(可動電極)と、振動板と個別電極との間に静電気力を発生させて、振動板に変位を生じさせる駆動手段とを備えている。そして、インク流路中に形成された振動板を静電気力で振動させることにより、インク滴をノズル孔より記録紙に向けて吐出・着弾させて印字等が行われる。
Some droplet discharge heads that discharge droplets from nozzle holes use an electrostatic force as a driving method of an actuator. Hereinafter, an actuator based on this driving method is referred to as an “electrostatic actuator”.
For example, an electrostatic actuator of an inkjet head, which is a representative example of a droplet discharge head, generally has an individual electrode (fixed electrode) formed on a substrate such as glass and a predetermined gap (gap) between the individual electrodes. And a diaphragm made of silicon (movable electrode) disposed opposite to each other, and driving means for generating an electrostatic force between the diaphragm and the individual electrode to cause displacement of the diaphragm. Then, the vibration plate formed in the ink flow path is vibrated by electrostatic force, whereby ink droplets are ejected and landed on the recording paper from the nozzle holes to perform printing or the like.
近年、インクジェットヘッドに対して、印字、画質等の高品位化、高精細化の要求が強まり、そのため、ノズル径はますます微小化の傾向にあり、それに伴い静電アクチュエーターも微小化している。従って、このような微小径のノズル孔を有するインクジェットヘッドでは、インク滴の吐出を可能にするために、静電アクチュエーターの駆動電圧を高くする必要がある。その一方、振動板は個別電極と当接、離脱を繰り返すため、静電アクチュエーターの駆動耐久性の向上およびアクチュエーター発生圧力の向上などが要求される。本出願人は、これらの要求に応えるべく、振動板と個別電極の一方または両方の当接面側にダイアモンドライクカーボン(以下、DLCという)膜を形成した静電アクチュエーターを提案している(例えば、特許文献1参照)。
また、DLC膜の応力特性に着目し、駆動能力の高い静電アクチュエーターを実現するための手段として、圧縮応力膜上にDLC膜等の引張り応力膜を形成した静電アクチュエーターが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
In recent years, there has been an increasing demand for higher quality and higher definition of printing, image quality, and the like for inkjet heads. For this reason, nozzle diameters are becoming increasingly smaller, and electrostatic actuators are also becoming smaller. Therefore, in the ink jet head having such a minute diameter nozzle hole, it is necessary to increase the driving voltage of the electrostatic actuator in order to enable ejection of ink droplets. On the other hand, since the diaphragm repeatedly contacts and separates from the individual electrodes, it is required to improve the driving durability of the electrostatic actuator and the pressure generated by the actuator. In order to meet these requirements, the present applicant has proposed an electrostatic actuator in which a diamond-like carbon (hereinafter referred to as DLC) film is formed on one or both contact surfaces of the diaphragm and the individual electrodes (for example, , See Patent Document 1).
Further, paying attention to the stress characteristics of the DLC film, an electrostatic actuator in which a tensile stress film such as a DLC film is formed on a compressive stress film has been proposed as a means for realizing an electrostatic actuator with high driving ability ( For example, see Patent Document 2).
DLC膜は、一般的に優れた潤滑特性を有するものの、膜応力が大きく、下地膜との密着性に課題があるため、摺動部材としてDLC膜を使用する場合には、下地膜との密着性確保の観点から、膜応力は小さいほうが望ましい。そのため、上記特許文献1に示す静電アクチュエーターでは、DLC膜の下地膜としてシリコン酸化膜が用いられている。しかしながら、DLC膜には以下に示すような課題があることがわかった。
Although the DLC film generally has excellent lubrication characteristics, the film stress is large and there is a problem in the adhesion with the base film. Therefore, when the DLC film is used as a sliding member, the DLC film is in close contact with the base film. From the viewpoint of ensuring the safety, it is desirable that the film stress is small. Therefore, in the electrostatic actuator shown in
静電アクチュエーターにDLC膜を適用する場合の課題として、静電アクチュエーターは静電気力により当接、離脱を行うため、当接、離脱により静電アクチュエーターが帯電し、特に駆動電圧が高くなるとこの現象が現れ、振動板の貼り付きが発生して駆動不能に陥ることがあった。振動板の貼り付きとは、ここでは主に振動板および個別電極に発生した残留電荷により、駆動電圧を解除しても、振動板が個別電極に貼り付いたまま離れないこと(現象)をいう。
例えば、一方の電極の当接面にシリコン酸化膜を、他方の電極の当接面側にシリコン酸化膜とその上に水素化アモルファスカーボン膜(DLC膜の一種)を形成した静電アクチュエーターにおいて、駆動電圧を従来の30〜40Vよりも高い、例えば70Vに上げると、振動板の貼り付きが発生した。
When applying a DLC film to an electrostatic actuator, the electrostatic actuator is brought into contact with and released from the electrostatic force, so that the electrostatic actuator is charged by the contact and release, and this phenomenon occurs particularly when the drive voltage increases. Appeared and the vibration plate was stuck, resulting in failure to drive. Here, the adhesion of the diaphragm means that the diaphragm remains adhered to the individual electrode even if the drive voltage is canceled mainly due to residual charges generated in the diaphragm and the individual electrode (phenomenon). .
For example, in an electrostatic actuator in which a silicon oxide film is formed on the contact surface of one electrode, a silicon oxide film is formed on the contact surface side of the other electrode, and a hydrogenated amorphous carbon film (a kind of DLC film) is formed thereon. When the driving voltage was increased to 30 V, for example 70 V, which was higher than the conventional 30 to 40 V, the sticking of the diaphragm occurred.
上記現象は水素化アモルファスカーボン膜の帯電により発生していると考えられ、当接面の絶縁膜物性、具体的には当接面絶縁膜の体積抵抗率と相関が見られる。本発明者らの検討によれば、体積抵抗率の高いDLC膜を当接面に形成した場合、体積抵抗率の増加に応じて、高電圧駆動で振動板の貼り付きが発生しにくいことがわかった。ここで、絶縁膜の体積抵抗率とは、単位体積当たりの電気抵抗値をいい、導体の場合の電気抵抗率と同様の概念である。 The above phenomenon is considered to be caused by charging of the hydrogenated amorphous carbon film, and a correlation is observed with the insulating film physical properties of the contact surface, specifically, the volume resistivity of the contact surface insulating film. According to the study by the present inventors, when a DLC film having a high volume resistivity is formed on the contact surface, it is difficult for the vibration plate to stick to the high voltage drive as the volume resistivity increases. all right. Here, the volume resistivity of the insulating film refers to an electrical resistance value per unit volume, and is the same concept as the electrical resistivity in the case of a conductor.
水素化アモルファスカーボン膜の体積抵抗率を上げる方法として、炭素の結合状態をsp3結合の多い膜とする方法がある。
しかしながら、sp3結合成分が多いと摩擦係数が高くなる傾向があり、DLC膜の潤滑性が低下し、振動板側のSiO2膜が異物化(SiO2膜の一部が剥がれて異物となる現象)して、インク吐出特性が耐久的に低下するという別の課題が生じた。
As a method for increasing the volume resistivity of the hydrogenated amorphous carbon film, there is a method in which the carbon bonding state is a film having many sp3 bonds.
However, if the sp3 bond component is large, the friction coefficient tends to be high, the lubricity of the DLC film is lowered, and the SiO 2 film on the diaphragm side becomes a foreign substance (a part of the SiO 2 film is peeled off to become a foreign substance) As a result, another problem arises in that the ink discharge characteristics are deteriorated in a durable manner.
体積抵抗率を上げる別の方法として、膜中水素量を多くする方法がある。すなわち、DLC膜の成膜時のRF出力を下げて、原料ガスの分解を抑えた状態でDLC膜を成膜する方法であり、この場合、電気的な欠陥が少なく、膜中水素量の多い膜が得られる。ここで、DLC膜の膜中水素量とは、簡単に言えばDLC膜中の水素含有量をいい、正確には分子式をCxHyとすると、y/(x+y)の原子数の比であらわされる。膜中水素量の分析方法にはERDA(Elastic Recoil Detection Analysis:弾性反銚粒子検出法)などが用いられる。 Another method for increasing the volume resistivity is to increase the amount of hydrogen in the film. That is, it is a method of forming a DLC film while lowering the RF output during the formation of the DLC film and suppressing the decomposition of the source gas. In this case, there are few electrical defects and a large amount of hydrogen in the film. A membrane is obtained. Here, the amount of hydrogen in the DLC film simply means the hydrogen content in the DLC film. To be precise, when the molecular formula is CxHy, it is expressed by the ratio of the number of atoms of y / (x + y). ERDA (Elastic Recoil Detection Analysis) etc. are used for the analysis method of the amount of hydrogen in the film.
しかしながら、この方法は原料ガスからDLC膜への炭素原子の再結合が発生しにくく、DLC膜の硬さが軟らかくなるため、静電アクチュエーターの動作回数が増加すると、膜表面にDLCに起因する異物が発生しやすくなり、インク吐出特性が耐久的に低下するという課題があった。 However, in this method, recombination of carbon atoms from the source gas to the DLC film is difficult to occur, and the hardness of the DLC film becomes soft. Therefore, when the number of operations of the electrostatic actuator increases, Is likely to occur, and there is a problem in that the ink ejection characteristics are deteriorated in a durable manner.
本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、振動板の貼り付きを防止し、また当接面側の絶縁膜あるいはDLC膜の異物化を防止するとともに、駆動耐久性に優れ、高電圧駆動が可能な静電アクチュエーター、液滴吐出ヘッド及びそれらの製造方法並びに液滴吐出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made on the basis of the above-mentioned knowledge, prevents sticking of the diaphragm, prevents the contact surface side insulating film or DLC film from becoming a foreign substance, and has excellent driving durability. It is an object of the present invention to provide an electrostatic actuator capable of being driven at a high voltage, a droplet discharge head, a manufacturing method thereof, and a droplet discharge device.
本発明に係る静電アクチュエーターは、基板上に形成された固定電極と、固定電極に対して所定の間隔で対向配置し、固定電極との間に発生した静電気力で変位する可動電極とを備える静電アクチュエーターにおいて、可動電極と固定電極との少なくとも一方に、酸化物系絶縁膜及び水素化アモルファスカーボン膜を形成し、さらに、可動電極と固定電極との対向配置に係る密閉空間を、有機系処理剤に係る雰囲気とする。
本発明によれば、可動電極と固定電極との対向配置に係る密閉空間を、有機系処理剤に係る雰囲気とするようにしたので、雰囲気内において、可動電極が固定電極に当接する際、有機系処理剤に係る有機系化合物質が、可動電極と固定電極とが密着しすぎないように接触面積を減らすことで、可動電極と固定電極との少なくとも一方の最表面の膜となる水素化アモルファスカーボン膜における接触帯電を抑制することができる。このため、例えば高電圧駆動を行っても可動電極と固定電極との貼り付きを防止することができ、駆動特性の維持、長寿命をはかることができる静電アクチュエーターを製造することができる。
An electrostatic actuator according to the present invention includes a fixed electrode formed on a substrate and a movable electrode that is disposed to face the fixed electrode at a predetermined interval and is displaced by an electrostatic force generated between the fixed electrode and the fixed electrode. In the electrostatic actuator, an oxide insulating film and a hydrogenated amorphous carbon film are formed on at least one of the movable electrode and the fixed electrode, and a sealed space related to the opposing arrangement of the movable electrode and the fixed electrode is formed in an organic system. The atmosphere is related to the treatment agent.
According to the present invention, since the sealed space related to the opposed arrangement of the movable electrode and the fixed electrode is set to the atmosphere related to the organic processing agent, when the movable electrode comes into contact with the fixed electrode in the atmosphere, The hydrogenated amorphous material that forms the outermost film of at least one of the movable electrode and the fixed electrode by reducing the contact area so that the movable electrode and the fixed electrode are not too closely contacted with each other. Contact charging in the carbon film can be suppressed. For this reason, for example, even if high voltage driving is performed, sticking between the movable electrode and the fixed electrode can be prevented, and an electrostatic actuator capable of maintaining driving characteristics and extending the life can be manufactured.
また、本発明に係る静電アクチュエーターでは、水素化アモルファスカーボン膜は、可動電極と固定電極との少なくとも一方に形成された絶縁膜上に形成されている。
本発明によれば、絶縁膜が可動電極および固定電極の少なくとも一方に形成されているため、固定電極と可動電極との間に生じ得る絶縁破壊等を防ぎ、長寿命化を計ることができる。
In the electrostatic actuator according to the present invention, the hydrogenated amorphous carbon film is formed on an insulating film formed on at least one of the movable electrode and the fixed electrode.
According to the present invention, since the insulating film is formed on at least one of the movable electrode and the fixed electrode, it is possible to prevent dielectric breakdown or the like that may occur between the fixed electrode and the movable electrode, and to extend the life.
また、本発明に係る静電アクチュエーターの絶縁膜は酸化物系絶縁膜である。
本発明によれば、絶縁膜を酸化物系絶縁膜としたので、水素化アモルファスカーボン膜との密着性を確保することができる。
The insulating film of the electrostatic actuator according to the present invention is an oxide insulating film.
According to the present invention, since the insulating film is an oxide insulating film, adhesion with the hydrogenated amorphous carbon film can be ensured.
また、本発明に係る静電アクチュエーターの酸化物系絶縁膜はシリコン酸化膜である。
本発明によれば、シリコン酸化膜を酸化物系絶縁膜としたので、水素化アモルファスカーボン膜との密着性をさらに確保することができる。
The oxide insulating film of the electrostatic actuator according to the present invention is a silicon oxide film.
According to the present invention, since the silicon oxide film is an oxide insulating film, it is possible to further ensure adhesion with the hydrogenated amorphous carbon film.
また、本発明に係る静電アクチュエーターでは、水素化アモルファスカーボン膜は、可動電極および固定電極の両方に形成されている。
本発明によれば、水素化アモルファスカーボン膜を可動電極および固定電極の両方に形成し、同種どうしの当接を行うようにしたので、当接によって異物が発生せず、駆動特性を維持することができる。
In the electrostatic actuator according to the present invention, the hydrogenated amorphous carbon film is formed on both the movable electrode and the fixed electrode.
According to the present invention, the hydrogenated amorphous carbon film is formed on both the movable electrode and the fixed electrode, and the same kind of contact is made, so that no foreign matter is generated by the contact and the drive characteristics are maintained. Can do.
また、本発明に係る静電アクチュエーターでは、有機系処理剤は、ジメチルシリルアルキル基又はトリメチルシリルアルキル基を有する有機化合物を含む。
本発明によれば、密閉空間を、ジメチルシリルアルキル基又はトリメチルシリルアルキル基を有する有機化合物を含む有機系処理剤の雰囲気にすることで、貼り付きを防ぐことができる。
In the electrostatic actuator according to the present invention, the organic treating agent includes an organic compound having a dimethylsilylalkyl group or a trimethylsilylalkyl group.
According to this invention, sticking can be prevented by making sealed space into the atmosphere of the organic type processing agent containing the organic compound which has a dimethylsilylalkyl group or a trimethylsilylalkyl group.
また、本発明に係る静電アクチュエーターの製造方法は、基板上に形成された固定電極と、固定電極に対して所定の間隔により対向配置し、固定電極との間に発生した静電気力で変位する可動電極とを備える静電アクチュエーターの製造方法において、可動電極と固定電極との一方または両方の対向面に、酸化物系絶縁膜を形成する工程と、酸化物系絶縁膜に、さらに水素化アモルファスカーボン膜を形成する工程と、固定電極と可動電極とが所定の間隔で対向するように固定する工程と、可動電極と固定電極とが対向配置して形成される空間の水分を除去する工程と、空間に有機系処理剤を導入して気相処理を行い、空間を封止する工程とを有する。
本発明によれば、可動電極と固定電極との対向配置に係る空間において、水分を除去した後、有機系処理剤に係る雰囲気として封止するようにしたので、静電アクチュエーターの駆動時において、雰囲気内の有機系化合物質が、可動電極が固定電極に当接する際、密着させすぎないようにして接触面積を減らすことで、可動電極と固定電極との少なくとも一方の最表面の膜となる水素化アモルファスカーボン膜における接触帯電を抑制することができる。このため、例えば高電圧駆動を行っても可動電極と固定電極との貼り付きを防止し、駆動特性の維持、長寿命をはかることができる静電アクチュエーターを製造することができる。
In addition, the method for manufacturing an electrostatic actuator according to the present invention is arranged so that the fixed electrode formed on the substrate is opposed to the fixed electrode at a predetermined interval and is displaced by the electrostatic force generated between the fixed electrode. In a method of manufacturing an electrostatic actuator comprising a movable electrode, a step of forming an oxide-based insulating film on one or both opposing surfaces of the movable electrode and the fixed electrode; A step of forming a carbon film, a step of fixing the fixed electrode and the movable electrode so as to face each other at a predetermined interval, and a step of removing moisture in a space formed by arranging the movable electrode and the fixed electrode to face each other. And a step of sealing the space by introducing an organic processing agent into the space and performing a gas phase treatment.
According to the present invention, in the space related to the opposed arrangement of the movable electrode and the fixed electrode, after removing the water, it is sealed as an atmosphere related to the organic processing agent, so when driving the electrostatic actuator, When the organic compound in the atmosphere is brought into contact with the fixed electrode, the contact area is reduced so that the movable electrode does not come into close contact with the fixed electrode, thereby forming hydrogen as a film on the outermost surface of at least one of the movable electrode and the fixed electrode. Contact charging in the hydrogenated amorphous carbon film can be suppressed. For this reason, for example, even when high voltage driving is performed, it is possible to manufacture an electrostatic actuator that can prevent sticking between the movable electrode and the fixed electrode, maintain drive characteristics, and achieve a long life.
また、本発明に係る静電アクチュエーターの製造方法は、ジメチルシリルアルキル基又はトリメチルシリルアルキル基を有する有機化合物を含む有機系処理剤を用いて気相処理を行う。
本発明によれば、密閉空間を、より接触面積を小さくすることが可能な嵩高い置換基、具体的にはジメチルシリルアルキル基又はトリメチルシリルアルキル基を有する有機化合物を含む有機系処理剤で気相処理を行うようにしたので、駆動による貼り付きを防ぐことができる。
Moreover, the manufacturing method of the electrostatic actuator which concerns on this invention performs a gaseous-phase process using the organic type processing agent containing the organic compound which has a dimethylsilylalkyl group or a trimethylsilylalkyl group.
According to the present invention, the sealed space is made in a gas phase with a bulky substituent capable of further reducing the contact area, specifically, an organic treatment agent containing an organic compound having a dimethylsilylalkyl group or a trimethylsilylalkyl group. Since the processing is performed, sticking due to driving can be prevented.
また、本発明に係る静電アクチュエーターの製造方法は、水素化アモルファスカーボン膜を成膜するときの基板温度を300℃以下とする。
本発明によれば、水素化アモルファスカーボン膜を成膜する際、基板温度を300℃以下とするようにしたので、低摩擦係数の水素化アモルファスカーボン膜を形成することができる。このため、当接における耐久性等を向上させることができ、駆動特性の維持、長寿命をはかることができる静電アクチュエーターを製造することができる。
Moreover, the manufacturing method of the electrostatic actuator which concerns on this invention sets the substrate temperature when forming a hydrogenated amorphous carbon film to 300 degrees C or less.
According to the present invention, when the hydrogenated amorphous carbon film is formed, the substrate temperature is set to 300 ° C. or lower, so that a hydrogenated amorphous carbon film having a low friction coefficient can be formed. For this reason, the electrostatic actuator which can improve the durability in contact, etc., can maintain drive characteristics, and can achieve a long life can be manufactured.
また、本発明に係る静電アクチュエーターの製造方法は、水素化アモルファスカーボン膜を成膜するときのRF出力を300W以下とする。
本発明によれば、水素化アモルファスカーボン膜を成膜するときのRF出力を300W以下としたので、原料ガスの分解を抑えた状態で成膜することで、水素化アモルファスカーボン膜中の水素含有量を多くすることができ、体積抵抗率を上げることで、帯電しにくい水素化アモルファスカーボン膜を成膜することができる。
Moreover, the manufacturing method of the electrostatic actuator which concerns on this invention makes RF output 300W or less when forming a hydrogenated amorphous carbon film.
According to the present invention, since the RF output when forming the hydrogenated amorphous carbon film is set to 300 W or less, the film containing hydrogen in the hydrogenated amorphous carbon film can be formed by suppressing the decomposition of the source gas. By increasing the volume and increasing the volume resistivity, it is possible to form a hydrogenated amorphous carbon film that is difficult to be charged.
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記の静電アクチュエーターを搭載したものである。
本発明によれば、可動電極と固定電極との対向配置に係る密閉空間を、有機系処理剤に係る雰囲気とすることで、長期駆動耐久性を有し、高電圧駆動が可能な液滴吐出ヘッドを得ることができる。
A droplet discharge head according to the present invention is equipped with the electrostatic actuator described above.
According to the present invention, by setting the sealed space related to the opposing arrangement of the movable electrode and the fixed electrode as an atmosphere related to the organic processing agent, it is possible to discharge liquid droplets having long-term driving durability and capable of high-voltage driving. You can get a head.
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記の静電アクチュエーターの製造方法を適用したものである。
本発明によれば、可動電極と固定電極との対向配置に係る空間を、有機系処理剤に係る雰囲気として封止することで、長期駆動耐久性を有し、高電圧駆動が可能な液滴吐出ヘッドを製造することができる。
Further, the manufacturing method of the droplet discharge head according to the present invention applies the above-described manufacturing method of the electrostatic actuator.
According to the present invention, the space related to the opposing arrangement of the movable electrode and the fixed electrode is sealed as an atmosphere related to the organic processing agent, thereby having a long-term driving durability and capable of high voltage driving. A discharge head can be manufactured.
以下、本発明を適用した静電アクチュエーターを備える液滴吐出ヘッドの実施の形態について図面を参照して説明する。ここでは、液滴吐出ヘッドの一例として、ノズル基板の表面に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するフェイス吐出型の静電駆動方式の液滴吐出ヘッドについて図1から図4を参照して説明する。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではなく、吐出室とリザーバー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、基板の端部に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するエッジ吐出型の液滴吐出ヘッドにも同様に適用することができるものである。 Embodiments of a droplet discharge head including an electrostatic actuator to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings. Here, as an example of a droplet discharge head, a face discharge type electrostatic drive type droplet discharge head that discharges ink droplets from nozzle holes provided on the surface of a nozzle substrate will be described with reference to FIGS. explain. Note that the present invention is not limited to the structure and shape shown in the following drawings, and has a four-layer structure in which four substrates each having a discharge chamber and a reservoir portion provided on separate substrates are laminated, The present invention can be similarly applied to an edge discharge type droplet discharge head that discharges ink droplets from a nozzle hole provided at the end of the nozzle.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を分解して示す分解斜視図であり、一部を断面で表してある。図2は組立状態における図1の略右半分の概略構成を示す液滴吐出ヘッドの断面図、図3は図2の液滴吐出ヘッドの上面図、図4は図2のA−A拡大断面図である。なお、図1および図2では、通常使用される状態とは上下逆に示されている。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an exploded schematic configuration of a droplet discharge head according to
本実施の形態1に係る液滴吐出ヘッド10は、図1から図4に示すように、複数のノズル孔11が所定のピッチで設けられたノズル基板1と、各ノズル孔11に対して独立にインク供給路が設けられたキャビティー基板2と、キャビティー基板2に設けられた振動板6に対峙して個別電極5が配設された電極基板3とを貼り合わせることにより構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
液滴吐出ヘッド10のノズル孔11ごとに設けられる静電アクチュエーター4は、図2、図4に示すように、固定電極として、ガラス製の電極基板3の凹部32内に形成された個別電極5と、可動電極として、シリコン製のキャビティー基板2の吐出室21の底壁で構成され、個別電極5に所定のギャップ(空隙)Gを介して対向配置される振動板6とを備えている。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
ここで、個別電極5上には、酸化物系絶縁膜7として、例えばシリコン酸化膜(SiO2 膜)が形成される。さらに、この酸化物系絶縁膜7上には、DLC膜が形成されている。ここでは、DLC膜として、水素化アモルファスカーボンの膜(以下、a−c:H膜と記す)8を形成するものとする。このため、振動板6との間で実際に当接するのはa−c:H膜8となる。ここで、a−c:H膜8は、できる限り帯電をなくすため、体積抵抗率を高くする。
Here, on the
一方、振動板6の当接面側、すなわちキャビティー基板2の電極基板3と接合する側の接合面全面には、静電アクチュエーター4の絶縁破壊や短絡等を防ぐために、例えばシリコンの熱酸化膜からなる絶縁膜9が形成されている。
On the other hand, in order to prevent dielectric breakdown or short circuit of the
また、ここでは個別電極5と振動板6との対向配置することでできるギャップGを、水分を除去して脱水状態にした後、有機系処理剤で気相処理を行い、処理に係る雰囲気(以下、有機処理剤雰囲気という)で満たすようにする。ギャップGを有機処理剤雰囲気で満たすことで、例えば有機系処理剤を構成する有機系の化合物質が、振動板6(絶縁膜9)の個別電極5への当接時に、振動板6と個別電極5との間に入り込んで、a−c:H膜8との密着を阻害することで接触面積を減らすようにする。このため、a−c:H膜8における接触帯電を抑え、例えば高電圧駆動を行っても振動板6の貼り付きを防止することができる。また、例えば酸化物系絶縁膜7が露出している場合には、有機系処理剤による処理により酸化物系絶縁膜7表面に疎水膜を形成することでも振動板6の貼り付きを防止することができる。
Further, here, after the gap G formed by disposing the
気相処理を行う場合において、処理雰囲気にわずかに水分が含まれていると、水分が帯電し貼り付きが発生する可能性があるため、水分を完全除去したあとに有機系処理剤による気相処理を行う。有機系処理剤については、より接触面積を小さくすることが可能な嵩高い置換基、具体的にはジメチルシリルアルキル基又はトリメチルシリルアルキル基を有する処理剤とする。ここでは特に細長いギャップ内を均一に有機系処理剤の雰囲気にするという観点から、沸点が100℃程度であり、常温である程度の蒸気圧を有する有機化合物を用いることが望ましい。具体的にはトリメチルシリルアルキル基を有する処理剤として、HMDS(ヘキサメチルジシラザン(CH3 )3 SiNHSi(CH3 )3 )、トリメチル−ノルマルプロポキシシラン(C3H7O−Si(CH3 )3 )等を用いるのが望ましい。本発明ではHMDSを用いるものとする。 When performing vapor phase processing, if the processing atmosphere contains a slight amount of moisture, the moisture may be charged and sticking may occur. Process. The organic processing agent is a processing agent having a bulky substituent capable of further reducing the contact area, specifically, a dimethylsilylalkyl group or a trimethylsilylalkyl group. Here, it is desirable to use an organic compound having a boiling point of about 100 ° C. and a certain vapor pressure at room temperature, particularly from the viewpoint of making the elongated gap uniform in the atmosphere of the organic processing agent. Specifically, as a treating agent having a trimethylsilylalkyl group, HMDS (hexamethyldisilazane (CH 3 ) 3 SiNHSi (CH 3 ) 3 ), trimethyl-normal propoxysilane (C 3 H 7 O—Si (CH 3 ) 3 ) Etc. are desirable. In the present invention, HMDS is used.
個別電極5は、一般に透明電極であるITO(Indium Tin Oxide)により形成されるが、特にこれに限定されるものではない。IZO(Indium Zinc Oxide)の透明電極、あるいはAu、Al等の金属等でもかまわない。
この個別電極5の端子部5aとキャビティー基板2上に設けられた共通電極26とに、図4に簡略化して示すように、静電アクチュエーター4の駆動手段として、ドライバICなどの駆動制御回路40がFPCを介して配線接続される。
The
A drive control circuit such as a driver IC is used as a drive means for the
ノズル基板1は、例えばシリコン基板から作製されている。インク滴を吐出するためのノズル孔11は、例えば径の異なる2段の同軸円筒状に形成されたノズル孔部分、すなわち径の小さい噴射口部分11aとこれよりも径の大きい導入口部分11bとから構成されている。噴射口部分11aおよび導入口部分11bは基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けられており、噴射口部分11aは先端がノズル基板1の表面(インク吐出面)に開口し、導入口部分11bはノズル基板1の裏面(キャビティー基板2との接合面側)に開口している。
また、ノズル基板1には、キャビティー基板2の吐出室21とリザーバー23とを連通するオリフィス12とリザーバー23部の圧力変動を補償するためのダイヤフラム部13が形成されている。
The
In addition, the
ノズル孔11を噴射口部分11aとこれよりも径の大きい導入口部分11bとから2段に構成することにより、インク滴の吐出方向をノズル孔11の中心軸方向に揃えることができ、安定したインク吐出特性を発揮させることができる。すなわち、インク滴の飛翔方向のバラツキがなくなり、またインク滴の飛び散りがなく、インク滴の吐出量のバラツキを抑制することができる。また、ノズル密度を高密度化することが可能である。
By forming the
電極基板3に接合されるキャビティー基板2は、例えば面方位が(110)の単結晶シリコン基板から作製されている。キャビティー基板2には、インク流路に設けられる吐出室21となる凹部22、およびリザーバー23となる凹部24がエッチングにより形成されている。凹部22はノズル孔11に対応する位置に独立に複数形成される。したがって、図2に示すようにノズル基板1とキャビティー基板2を接合した際、各凹部22は吐出室21を構成し、それぞれノズル孔11に連通しており、またインク供給口であるオリフィス12ともそれぞれ連通している。そして、吐出室21(凹部22)の底部が振動板6となっている。また、この振動板6は、シリコン基板の表面に高濃度のボロン(B)を拡散させたボロン拡散層により形成されており、ボロン拡散層の厚さを振動板6の厚さと同じにするものである。これは、アルカリによる異方性ウェットエッチングにより、吐出室21を形成する際に、ボロン拡散層が露出した時点でエッチングレートが極端に小さくなるため、いわゆるエッチングストップ技術により振動板6を所望の厚さに精度よく形成することができるからである。
The
凹部24は、インク等の液状材料を貯留するためのものであり、各吐出室21に共通のリザーバー(共通インク室)23を構成する。そして、リザーバー23(凹部24)はそれぞれオリフィス12を介して全ての吐出室21に連通している。また、リザーバー23の底部には電極基板3を貫通する孔が設けられ、この孔のインク供給孔33を通じて図示しないインクカートリッジからインクが供給されるようになっている。
The
電極基板3は、ガラス基板から作製される。中でも、キャビティー基板2のシリコン基板と熱膨張係数の近いホウ珪酸系の耐熱硬質ガラスを用いるのが適している。これは、電極基板3とキャビティー基板2を陽極接合する際、両基板の熱膨張係数が近いため、電極基板3とキャビティー基板2との間に生じる応力を低減することができ、その結果剥離等の問題を生じることなく電極基板3とキャビティー基板2を強固に接合することができるからである。
The
以上のように作製された電極基板3とキャビティー基板2とを陽極接合し、その上にノズル基板1を接着接合することにより、図2に示すように液滴吐出ヘッド10の本体部が完成する。その後、FPCを用いて駆動制御回路40を各個別電極5と共通電極26とに配線接続する。さらに、電極取り出し部(FRP実装部ともいう)34における静電アクチュエーター4の外部連通部にエポキシ系樹脂等の封止材35を塗布するなどして気密に封止する。これにより、湿気や異物等が静電アクチュエーター4のギャップ内へ侵入するのを確実に防止することができ、液滴吐出ヘッド10の信頼性が向上する。
The
ここで、液滴吐出ヘッド10の動作について説明する。任意のノズル孔11よりインク滴を吐出させるためには、そのノズル孔11に対応する静電アクチュエーター4を以下のように駆動する。
駆動制御回路40により当該個別電極5と共通電極である振動板6間にパルス電圧を印加する。パルス電圧の印加によって発生する静電気力により振動板6が個別電極5側に引き寄せられて当接し、吐出室21内に負圧を発生させ、リザーバー23内のインクを吸引し、インクの振動(メニスカス振動)を発生させる。このインクの振動が略最大となった時点で、電圧を解除すると、振動板6は個別電極5から離脱して、その時の振動板6の復元力によりインクを当該ノズル孔11から押出し、インク滴を吐出する。
Here, the operation of the
A pulse voltage is applied between the
本実施の形態の静電アクチュエーター4は、個別電極5上に、酸化物系絶縁膜7としてシリコン酸化膜が形成され、DLC膜であるa−c:H膜8を形成することで高電圧駆動をしても帯電は生じにくい。よって、振動板6の貼り付きを防止でき、高電圧駆動が可能となる。
また、個別電極5と振動板6との対向配置によるギャップGを、有機系処理剤雰囲気としたので、当接時にa−c:H膜8と振動板6との接触面積を減らすことができ、a−c:H膜8における接触帯電を抑え、例えば高電圧駆動を行っても振動板6の貼り付きを防止することができる。
また、a−c:H膜8の摩擦係数を低くすることで、a−c:H膜8と振動板6側の絶縁膜9との接触による異物化発生を防止することができる。
よって、本実施の形態によれば、高電圧駆動が可能で、長期駆動耐久性を有する静電アクチュエーター4を実現することができる。
The
Further, since the gap G due to the opposing arrangement of the
Further, by reducing the friction coefficient of the ac:
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to realize the
なお、本実施の形態では、個別電極5上の酸化物系絶縁膜7をシリコン酸化膜としたが、その他には、Al2O3やHfO2 等のいわゆるHigh−k材を用いても良い。High−k材は比誘電率がSiO2 よりも大きいため、アクチュエーター発生圧力を高めることができ、高電圧駆動に資するとともに、更なる高密度化が可能となる。
In the present embodiment, the
実施の形態2.
図5は本発明の実施の形態2に係る液滴吐出ヘッドの概略断面図、図6は図5のB−B拡大断面図である。なお、実施の形態2以降において、実施の形態1と同じ構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
本実施の形態2は、実施の形態1で示したa−c:H膜8を振動板6側に形成したものである。このため、振動板6の接合面側に、酸化物系絶縁膜7となるシリコン熱酸化膜を熱酸化法により全面成膜する。そして、シリコン熱酸化膜の上に、実施の形態1と同様にa−c:H膜8を形成する。キャビティー基板2にDLCを全面成膜すると陽極接合ができないので、ここでは、個別電極5に対向する振動板6部分のみにa−c:H膜8を成膜するようにする。
一方、個別電極5上には、絶縁破壊や短絡等を防ぐために、シリコン酸化膜からなる絶縁膜9が形成されている。
そして、個別電極5と振動板6との対向配置によるギャップGを、有機系処理剤であるHDMS雰囲気で満たし、a−c:H膜8における接触帯電を抑えるようにする。
5 is a schematic cross-sectional view of a droplet discharge head according to
In the second embodiment, the ac:
On the other hand, an insulating
Then, the gap G due to the opposing arrangement of the
本実施の形態2の構成でも、実施の形態1と同様に、ギャップGを有機系処理剤雰囲気で満たすようにしたので、a−c:H膜8における接触帯電を抑制し、振動板6の貼り付きを防止することができる。また、当接面側の絶縁膜9とDLC膜(a−c:H膜8)との接触による異物化を防止でき、高電圧駆動が可能で長期駆動耐久性を有する静電アクチュエーター4を実現することができる。
また、実施の形態2の場合、実施の形態1に比べて振動板6の剛性を高めることができるので、液滴吐出ヘッド10に適用した場合、吐出圧力および吐出速度(印刷速度等)の向上に寄与する。
Also in the configuration of the second embodiment, the gap G is filled with the organic processing agent atmosphere as in the first embodiment. Therefore, contact charging in the ac:
In the case of the second embodiment, the rigidity of the
実施の形態3.
図7は本発明の実施の形態3に係る液滴吐出ヘッドの概略断面図、図8は図7のC−C拡大断面図である。
本実施の形態3の静電アクチュエーター4は、実施の形態1と実施の形態2とを組み合わせた構成である。この場合、個別電極5および振動板6においては共にDLC膜であるa−c:H膜どうしの当接、離脱となるため、異物が生じない。
よって、本実施の形態3においても、ギャップGを有機系処理剤雰囲気で満たすようにしたので、a−c:H膜8における接触帯電を抑制して振動板6の貼り付きを防止でき、高電圧駆動が可能で長期駆動耐久性を有する静電アクチュエーター4を実現することができる。
7 is a schematic cross-sectional view of a droplet discharge head according to
The
Therefore, also in the third embodiment, since the gap G is filled with the organic processing agent atmosphere, contact charging in the ac:
(液滴吐出ヘッドの製造方法)
次に、実施の形態1〜3に係る液滴吐出ヘッド10の製造方法の一例について、図9から図12を参照して説明する。
(Method for manufacturing droplet discharge head)
Next, an example of a method for manufacturing the
実施の形態1の場合(図9、図10参照)
図9は実施の形態1に係る液滴吐出ヘッド10の電極基板の製造工程を示す部分断面図であり、ウエハー状のガラス基板に複数個作製されるもののうちの一部分を断面であらわしたものである。図10は実施の形態1に係る液滴吐出ヘッド10の製造工程の部分断面図で、シリコンウエハーのある部分の断面をあらわしたものである。なお、以下に記載する基板の厚み、膜厚、エッチング深さ、温度、圧力等についての数値はその一例を示すもので、これに限定されるものではない。
In the case of the first embodiment (see FIGS. 9 and 10)
FIG. 9 is a partial cross-sectional view showing a manufacturing process of the electrode substrate of the
はじめに、実施の形態1に係る電極基板3の製造方法について説明する。
(a)ホウ珪酸ガラス等からなる板厚約1mmのガラス基板300に、例えば金・クロムのエッチングマスクを使用してフッ酸によってエッチングすることにより所望の深さの凹部32を形成する。なお、この凹部32は個別電極5の形状より少し大きめの溝状のものであり、個別電極5ごとに複数形成される。
そして、例えば、スパッタ法によりITO(Indium Tin Oxide)膜を100nmの厚さで形成し、このITO膜をフォトリソグラフィーによりパターニングして個別電極5となる部分以外をエッチング除去して、凹部32の内部に個別電極5を形成する(図9(a))。
First, a method for manufacturing the
(A) A
Then, for example, an ITO (Indium Tin Oxide) film having a thickness of 100 nm is formed by sputtering, and this ITO film is patterned by photolithography to remove the portions other than the
(b)次に、個別電極5上の絶縁膜7として、ガラス基板300の接合面側の表面全体に、TEOS(Tetraethoxysilane :テトラエトキシシラン)を原料ガスとして用いたRF−CVD(Chemical Vapor Deposition )法(以下、TEOS−CVD法という)によりSiO2 膜を30nmの厚さで形成する(図9(b))。
(B) Next, as the insulating
(c)次に、このSiO2 膜上に、トルエンを原料ガスとして用いたRF−CVD法により、a−c:H膜8となる膜を全面に形成する(図9(c))。このときRFパワー(高周波出力):300W、原料ガス流量:5sccm、窒素ガス(希釈ガス)流量:5sccmとして成膜を行うようにする。
(C) Next, a film to be an ac:
(d)次に、陽極接合による接合を行えるようにするため、個別電極5の電極部分のみにa−c:H膜8を残すようにする。このため、a−c:H膜8となる部分に対してレジストを塗布し、フォトリソグラフィーによりパターニングを行う。そして、レジストパターンを形成後、a−c:H膜8のみを残し、それ以外の部分の膜をO2 アッシングにより除去する。ついで、CHF3 ガスを用いてRIE(Reactive Ion Etching)ドライエッチングにより、接合部36およびFPC実装部34(個別電極5の端子部5a)のSiO2 膜を除去する(図9(d))。その後、ブラスト加工等によってインク供給孔33となる孔部33aをガラス基板300に形成する。
(D) Next, in order to perform bonding by anodic bonding, the ac:
次に、図10を参照して、実施の形態1に係る液滴吐出ヘッド10の製造方法について説明する。ここでは、主にキャビティー基板2の製造方法を示す。キャビティー基板2は上記により作製された電極ガラス基板300Aにシリコン基板200を陽極接合してから作製される。
Next, a method for manufacturing the
(a)まず、例えば厚さが280μmのシリコン基板200の片面全面に、例えば厚さが0.8μmのボロン拡散層201を形成したシリコン基板200を作製する。次に、そのシリコン基板200のボロン拡散層201の表面上に、絶縁膜9として、熱酸化法によりSiO2 膜を110nmの厚さで全面成膜する(図10(a))。
(A) First, a
(b)次に、このシリコン基板200を電極ガラス基板300A上にアライメントして陽極接合する(図10(b))。
(c)ついで、この接合済みシリコン基板200の表面全面を研磨加工して、厚さを例えば50μm程度に薄くし(図10(c))、さらにこのシリコン基板200の表面全面をウェットエッチングによりライトエッチングして加工痕を除去する。
(B) Next, the
(C) Next, the entire surface of the bonded
(d)次に、薄板に加工された接合済みシリコン基板200の表面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行い、KOH水溶液による異方性ウェットエッチングによってインク流路溝を形成する。これによって、底壁を振動板6とする吐出室21となる凹部22、リザーバー23となる凹部24およびFPC実装部(電極取り出し部)34となる凹部27が形成される(図10(d))。その際、ボロン拡散層201の表面でエッチングストップがかかるので、振動板6の厚さを高精度に形成することができるとともに、表面荒れを防ぐことができる。
(D) Next, resist patterning is performed by photolithography on the surface of the bonded
(e)次に、CHF3 ガスを用いてRIE(Reactive Ion Etching)ドライエッチングで、凹部27の底部を除去してFPC実装部(電極取り出し部)34を開口する(図10(e))。その後、静電アクチュエーター4の内部に付着している水分を除去する。水分除去は、接合済みシリコン基板200を例えば真空チャンバー内に入れ、加熱真空引きをすることにより減圧して行う。このとき、接合済みシリコン基板200の温度が300℃以下となるように(300℃を超えないように)加熱する。これは、a−c:H膜8(DLC膜)の物性を変化させずに保持できる温度が一般的には約350℃以下であるためである。300℃を超えないように加熱することで、物性の変化を起こさせないようにする。
(f)そして、所要時間経過後、有機系処理剤であるHMDSを導入し、HMDSの雰囲気中に、所定時間、接合済み基板を放置する気相処理を行う。さらに、例えば有機系処理剤雰囲気下において、エポキシ樹脂等の封止材35をギャップの外部連通部分(開口部分)に塗布等して気密封止を行う(図10(f))。ここで、有機系処理剤雰囲気中に晒すことにより、有機系処理剤に係る物質が吐出室21、リザーバー23となる凹部等に吸着等して吐出特性に影響を与えないようにするため、例えばRCA洗浄等を行って除去することが望ましい。
さらに、マイクロブラスト加工等により凹部24の底部を貫通させてインク供給孔33を形成する。さらに、インク流路溝の腐食を防止するため、このシリコン基板の表面にTEOS−CVD法によるSiO2 膜からなるインク保護膜(図示せず)を形成する。また、シリコン基板上に金属からなる共通電極26を形成する。
(E) Next, the bottom of the
(F) Then, after the required time has elapsed, HMDS, which is an organic processing agent, is introduced, and a vapor phase process is performed in which the bonded substrate is left in a HMDS atmosphere for a predetermined time. Furthermore, for example, in an atmosphere of an organic processing agent, a sealing
Further, the
以上の工程を経て電極基板3に接合されたシリコン基板200からキャビティー基板2が作製される。
(g)その後、このキャビティー基板2の表面上に、予めノズル孔11等が形成されたノズル基板1を接着により接合する。そして最後に、ダイシングにより個々のヘッドチップに切断すれば、上述した液滴吐出ヘッド10の本体部が完成する(図10(g))。
The
(G) Thereafter, the
本実施の形態1に係る液滴吐出ヘッド10の製造方法については、有機系処理剤雰囲気内に放置して気相処理を行い、ギャップGを有機系処理剤雰囲気にすることで、当接時のa−c:H膜8と振動板6との接触面積を減らすことができ、より簡単なプロセスでa−c:H膜8における接触帯電を抑え、例えば高電圧駆動を行っても振動板6の貼り付きを防止することができる。
また、キャビティー基板2を、予め作製された電極ガラス基板300Aに接合した状態のシリコン基板200から作製するので、その電極ガラス基板300Aによりシリコン基板200を支持した状態となり、シリコン基板200を薄板化しても割れたり欠けたりすることがなく、ハンドリングが容易となる。従って、キャビティー基板2を単独で製造する場合よりも歩留まりが向上する。
In the manufacturing method of the
Further, since the
実施の形態2の場合(図11、図12参照)
実施の形態2に係る液滴吐出ヘッド10の製造方法について、図11、図12を参照して説明する。但し、電極ガラス基板300Bの製造工程については図示していないが、図9の(a)、(b)の工程を経た後、CHF3 ガスを用いてRIE(Reactive Ion Etching)ドライエッチングで、FPC実装部34(個別電極5の端子部5a)および接合部36のSiO2 膜を除去すれば、本実施の形態2における電極ガラス基板300Bを作製することができる。
In the case of Embodiment 2 (see FIGS. 11 and 12)
A method for manufacturing the
(a)実施の形態2の場合、図10(a)と同様に、まず、厚さが280μmのシリコン基板200の片面全面に、例えば厚さが0.8μmのボロン拡散層201を形成したシリコン基板200を作製し、さらに酸化物系絶縁膜7として、熱酸化法によりSiO2 膜を110nmの厚さで全面成膜する。次に、ボロン拡散層201のSiO2 膜上に、トルエンを原料ガスとして用いたRF−CVD法により、a−c:H膜8となる膜を全面に形成する(図9(c))。この場合においても、RFパワー(高周波出力):300W、原料ガス流量:5sccm、窒素ガス(希釈ガス)流量:5sccmとして成膜を行うようにする。
(A) In the case of the second embodiment, as in FIG. 10A, first, silicon in which, for example, a
(b)次に、陽極接合による接合を行えるようにするため、振動板6となる部分のみにa−c:H膜8を残すようにする。このため、a−c:H膜8となる部分に対してレジストを塗布し、フォトリソグラフィーによりパターニングを行う。そして、レジストパターンを形成後、a−c:H膜8のみを残し、それ以外の部分の膜をO2 アッシングにより除去する(図11(b))。
(B) Next, in order to be able to perform anodic bonding, the ac:
(c)このようにして形成されたシリコン基板200を、別工程で作製済みの電極ガラス基板300B上にアライメントして陽極接合する(図11(c))。
この後は、図10(c)〜(g)と同様に、シリコン基板200の薄板化加工(図11(d))、異方性ウェットエッチングによるインク流路溝の形成(図11(e))、FPC実装部34のドライエッチングによる開口(図11(f))、共通電極26、封止材35による封止部の形成、およびインク供給孔33の貫通形成(図11(g))を経て、ダイシングにより個々のヘッドチップに切断することにより、実施の形態2の液滴吐出ヘッド10の本体部が完成する(図11(h))。
(C) The
Thereafter, similarly to FIGS. 10C to 10G, the
本実施の形態2に係る液滴吐出ヘッド10の製造方法でも、実施の形態1の場合と同様の効果が得られる。
In the method for manufacturing the
実施の形態3の場合
実施の形態3に係る液滴吐出ヘッド10の製造方法については、図示は省略するが、前述したところから明らかなように、図11、図12の電極ガラス基板300Bに代えて、図9の電極ガラス基板300Aを用いればよい。
本実施の形態3の場合、製造コストは、実施の形態1および実施の形態2に比べて多少上昇するが、絶縁膜の異物化のない液滴吐出ヘッド10を製造することができる。
In the case of the third embodiment Although the illustration of the manufacturing method of the
In the case of the third embodiment, the manufacturing cost is slightly increased as compared with the first and second embodiments, but the
以上の実施の形態では、静電アクチュエーターおよび液滴吐出ヘッド、ならびにこれらの製造方法について述べたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものでなく、本発明の思想の範囲内で種々変更することができる。例えば、本発明の静電アクチュエーターは、光スイッチやミラーデバイス、マイクロポンプ、レーザプリンターのレーザ操作ミラーの駆動部などにも利用することができる。また、ノズル孔より吐出される液状材料を変更することにより、例えば図13に示すようなインクジェットプリンター400のほか、液晶ディスプレイのカラーフィルターの製造、有機EL表示装置の発光部分の形成、遺伝子検査等に用いられる生体分子溶液のマイクロアレイの製造など様々な用途の液滴吐出装置として利用することができる。
In the above embodiment, the electrostatic actuator, the droplet discharge head, and the manufacturing method thereof have been described. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the idea of the present invention. Can be changed. For example, the electrostatic actuator of the present invention can be used for an optical switch, a mirror device, a micropump, a drive unit of a laser operation mirror of a laser printer, or the like. Further, by changing the liquid material discharged from the nozzle holes, for example, in addition to the
1 ノズル基板、2 キャビティー基板、3 電極基板、4 静電アクチュエーター、5 個別電極(固定電極)、6 振動板(可動電極)、7 酸化物系絶縁膜、8 水素化アモルファスカーボン膜(a−c:H膜)、9 絶縁膜、10 液滴吐出ヘッド、11 ノズル孔、12 オリフィス、13 ダイヤフラム部、21 吐出室、23 リザーバー、26 共通電極、32 凹部、33 インク供給孔、34 電極取り出し部(FPC実装部)、35 封止材、36 接合部、40 駆動制御回路(駆動手段)、200 シリコン基板、300 ガラス基板、400 インクジェットプリンター。 1 nozzle substrate, 2 cavity substrate, 3 electrode substrate, 4 electrostatic actuator, 5 individual electrode (fixed electrode), 6 diaphragm (movable electrode), 7 oxide-based insulating film, 8 hydrogenated amorphous carbon film (a- c: H film), 9 insulating film, 10 droplet discharge head, 11 nozzle hole, 12 orifice, 13 diaphragm section, 21 discharge chamber, 23 reservoir, 26 common electrode, 32 recess, 33 ink supply hole, 34 electrode takeout section (FPC mounting part), 35 sealing material, 36 joint part, 40 drive control circuit (drive means), 200 silicon substrate, 300 glass substrate, 400 inkjet printer.
Claims (12)
前記可動電極と前記固定電極との少なくとも一方に水素化アモルファスカーボン膜を有し、
前記可動電極と前記固定電極との間の密閉空間が、有機系処理剤の雰囲気であり、
前記電位差の最大値が40Vより大きいことを特徴とする静電アクチュエーター。 A fixed electrode formed on a substrate; and a movable electrode disposed opposite to the fixed electrode at a predetermined interval and displaced by a potential difference with the fixed electrode, wherein the fixed electrode and the movable electrode are in contact with each other In the electrostatic actuator that detaches
At least one of the movable electrode and the fixed electrode has a hydrogenated amorphous carbon film,
The sealed space between the movable electrode and the fixed electrode is an atmosphere of an organic processing agent,
An electrostatic actuator, wherein a maximum value of the potential difference is greater than 40V.
前記可動電極と前記固定電極との一方または両方の対向面に、酸化物系絶縁膜を形成する工程と、
前記酸化物系絶縁膜に、さらに水素化アモルファスカーボン膜を形成する工程と、
前記固定電極と前記可動電極とが前記所定の間隔で対向するように固定する工程と、
前記可動電極と前記固定電極とが対向配置して形成される空間の水分を除去する工程と、
前記空間に有機系処理剤を導入して気相処理を行い、前記空間を封止する工程とを有し、
前記電位差の最大値が40Vより大きいことを特徴とする静電アクチュエーターの製造方法。 A fixed electrode formed on a substrate; and a movable electrode disposed opposite to the fixed electrode at a predetermined interval and displaced by a potential difference with the fixed electrode, wherein the fixed electrode and the movable electrode are in contact with each other In the manufacturing method of the electrostatic actuator that performs detachment ,
Forming an oxide-based insulating film on one or both opposing surfaces of the movable electrode and the fixed electrode;
Forming a hydrogenated amorphous carbon film on the oxide insulating film;
Fixing the fixed electrode and the movable electrode so as to face each other at the predetermined interval;
Removing moisture in a space formed by arranging the movable electrode and the fixed electrode to face each other;
A process of introducing an organic processing agent into the space to perform a gas phase treatment, and sealing the space;
The method of manufacturing an electrostatic actuator, wherein a maximum value of the potential difference is larger than 40V.
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