JPH11277742A - 静電型アクチュエータ - Google Patents
静電型アクチュエータInfo
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- JPH11277742A JPH11277742A JP8716398A JP8716398A JPH11277742A JP H11277742 A JPH11277742 A JP H11277742A JP 8716398 A JP8716398 A JP 8716398A JP 8716398 A JP8716398 A JP 8716398A JP H11277742 A JPH11277742 A JP H11277742A
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- Japan
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- electrostatic actuator
- diaphragm
- vibration plate
- concave portion
- electrostatic
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14314—Structure of ink jet print heads with electrostatically actuated membrane
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- Weting (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 静電型アクチュエータにおける対向間隔とな
る凹部をＳｉ振動板側に形成する場合において、前記凹
部コーナー部に応力が集中して前記基板が破損するのを
防止する。 【解決手段】 振動板１２と、該振動板に対向して設け
られた個別電極１４とを有し、前記振動板に設けられた
共通電極１１と前記個別電極間に駆動電圧を印加するこ
とにより、前記振動板を静電力により変形させる静電型
アクチュエータにおいて、前記振動板１２をＳｉ単結晶
で構成しかつ、その前記個別電極１４に対向した側に、
Ｓｉの選択酸化によりコーナー部が滑らかな形状の凹部
１３を形成する。
る凹部をＳｉ振動板側に形成する場合において、前記凹
部コーナー部に応力が集中して前記基板が破損するのを
防止する。 【解決手段】 振動板１２と、該振動板に対向して設け
られた個別電極１４とを有し、前記振動板に設けられた
共通電極１１と前記個別電極間に駆動電圧を印加するこ
とにより、前記振動板を静電力により変形させる静電型
アクチュエータにおいて、前記振動板１２をＳｉ単結晶
で構成しかつ、その前記個別電極１４に対向した側に、
Ｓｉの選択酸化によりコーナー部が滑らかな形状の凹部
１３を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、オンデマンド方式
のインクジェットプリンタに用いる静電型インクジェッ
トアクチュエータに関するものである。
のインクジェットプリンタに用いる静電型インクジェッ
トアクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】オンデマンド方式のインクジェットプリ
ンタは、安価でありながら比較的画質が良く最近広く使
用されている。しかし、印字速度がレーザプリンタ等に
比較し遅いことが問題になっており、印字速度向上のた
め高精度化が進められている。例えば、特開平６−２３
９８６号公報に記載されたインクジェットヘッドにおい
ては、次のようにヘッドの高精度化を行っている。第１
のＳｉ基板に単結晶Ｓｉの１００基板を利用し、振動板
の短辺幅をマスク開口寸法にして異方性エッチングを行
い高精度の液室を形成している。液室用の凹形状を形成
後、第２の基板にＳｉ−Ｓｉ接合し、第２の基板部分を
エッチングと研磨で振動板を形成し、その後対向間隔お
よび対向電極を形成したガラス基板と陽極接合してい
る。
ンタは、安価でありながら比較的画質が良く最近広く使
用されている。しかし、印字速度がレーザプリンタ等に
比較し遅いことが問題になっており、印字速度向上のた
め高精度化が進められている。例えば、特開平６−２３
９８６号公報に記載されたインクジェットヘッドにおい
ては、次のようにヘッドの高精度化を行っている。第１
のＳｉ基板に単結晶Ｓｉの１００基板を利用し、振動板
の短辺幅をマスク開口寸法にして異方性エッチングを行
い高精度の液室を形成している。液室用の凹形状を形成
後、第２の基板にＳｉ−Ｓｉ接合し、第２の基板部分を
エッチングと研磨で振動板を形成し、その後対向間隔お
よび対向電極を形成したガラス基板と陽極接合してい
る。
【０００３】また、特開平６−７１８８２号公報に記載
されたインクジェットヘッドにおいては、インク液滴を
吐出ノズル孔と、該ノズル孔にそれぞれ連通する吐出室
と、該吐出室の底壁の振動板と、振動板に対向して配置
され、振動板を静電気力により駆動する電極とを備え、
振動板を形成する第一の基板と電極を形成する基板にそ
れぞれ振動室用の凹部及び電極装着用の凹部等を形成す
ることにより、振動板と電極間の間隔を形成するもので
ある。
されたインクジェットヘッドにおいては、インク液滴を
吐出ノズル孔と、該ノズル孔にそれぞれ連通する吐出室
と、該吐出室の底壁の振動板と、振動板に対向して配置
され、振動板を静電気力により駆動する電極とを備え、
振動板を形成する第一の基板と電極を形成する基板にそ
れぞれ振動室用の凹部及び電極装着用の凹部等を形成す
ることにより、振動板と電極間の間隔を形成するもので
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これら従来技術では、
静電型アクチュエータにおける対向間隔を振動板側でな
く、対向電極を形成する基板側に形成している。ところ
で、振動板側の電極を共通電極化するために対向電極形
成基板としては、シリコンに熱膨張係数を合わせた多成
分系ガラス材料が採用されることが多い。このような多
成分系ガラス基板にエッチング等により対向間隔を形成
することは、エッチング条件が複雑になり、制御性が悪
くなる。そこで、例えば、特願平９−３４９９８６号に
記載されたものでは、予め振動板を形成する単結晶Ｓｉ
にギャップ構造（凹構造）をもたらしている。しかしな
がら、この方法によるとシリコン振動板と一体に形成さ
れている対向間隔部も振動変位を行い、対向間隔部凹構
造のコーナーの部分に応力が集中し、破壊が発生する問
題がある。本発明は、この課題を解決することを目的と
するものである。
静電型アクチュエータにおける対向間隔を振動板側でな
く、対向電極を形成する基板側に形成している。ところ
で、振動板側の電極を共通電極化するために対向電極形
成基板としては、シリコンに熱膨張係数を合わせた多成
分系ガラス材料が採用されることが多い。このような多
成分系ガラス基板にエッチング等により対向間隔を形成
することは、エッチング条件が複雑になり、制御性が悪
くなる。そこで、例えば、特願平９−３４９９８６号に
記載されたものでは、予め振動板を形成する単結晶Ｓｉ
にギャップ構造（凹構造）をもたらしている。しかしな
がら、この方法によるとシリコン振動板と一体に形成さ
れている対向間隔部も振動変位を行い、対向間隔部凹構
造のコーナーの部分に応力が集中し、破壊が発生する問
題がある。本発明は、この課題を解決することを目的と
するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、振動
板と、該振動板に対向して設けられた個別電極とを有
し、前記振動板に設けられた共通電極と前記個別電極間
に駆動電圧を印加することにより、前記振動板を静電力
により変形させる静電型アクチュエータにおいて、前記
振動板はＳｉ単結晶から成り、かつその前記個別電極に
対向した側に、コーナー部が滑らかな凹部が形成されて
いる静電型アクチュエータである。
板と、該振動板に対向して設けられた個別電極とを有
し、前記振動板に設けられた共通電極と前記個別電極間
に駆動電圧を印加することにより、前記振動板を静電力
により変形させる静電型アクチュエータにおいて、前記
振動板はＳｉ単結晶から成り、かつその前記個別電極に
対向した側に、コーナー部が滑らかな凹部が形成されて
いる静電型アクチュエータである。
【０００６】請求項２の発明は、請求項１に記載された
静電型アクチュエータにおいて、前記振動板に形成され
た凹部は、Ｓｉの選択酸化により形成されたものである
静電型アクチュエータである。
静電型アクチュエータにおいて、前記振動板に形成され
た凹部は、Ｓｉの選択酸化により形成されたものである
静電型アクチュエータである。
【０００７】請求項３の発明は、請求項１に記載された
静電型アクチュエータにおいて、前記振動板はその表面
が単結晶Ｓｉ（１００）面に配向している静電型アクチ
ュエータである。
静電型アクチュエータにおいて、前記振動板はその表面
が単結晶Ｓｉ（１００）面に配向している静電型アクチ
ュエータである。
【０００８】請求項４の発明は、請求項１に記載された
静電型アクチュエータにおいて、前記振動板はその表面
が単結晶Ｓｉ（１１０）面に配向し、前記振動板の長手
方向は、単結晶Ｓｉ(111)面で形成される該振動板に垂
直な壁で囲まれている静電型アクチュエータである。
静電型アクチュエータにおいて、前記振動板はその表面
が単結晶Ｓｉ（１１０）面に配向し、前記振動板の長手
方向は、単結晶Ｓｉ(111)面で形成される該振動板に垂
直な壁で囲まれている静電型アクチュエータである。
【０００９】請求項５の発明は、請求項４に記載された
静電型アクチュエータにおいて、Ｓｉ（１１０）ウエハ
ーをガラス基板に陽極接合すると共に、前記振動板はＳ
ｉ（１１０）ウエハーを異方性エッチングにより形成し
たものである静電型アクチュエータである。
静電型アクチュエータにおいて、Ｓｉ（１１０）ウエハ
ーをガラス基板に陽極接合すると共に、前記振動板はＳ
ｉ（１１０）ウエハーを異方性エッチングにより形成し
たものである静電型アクチュエータである。
【００１０】請求項６の発明は、請求項１乃至５のいず
れかに記載された静電型アクチュエータにおいて、前記
振動板に設けられた共通電極は、振動板に形成された凹
部とは反対側に形成されている静電型アクチュエータで
ある。
れかに記載された静電型アクチュエータにおいて、前記
振動板に設けられた共通電極は、振動板に形成された凹
部とは反対側に形成されている静電型アクチュエータで
ある。
【００１１】請求項７の発明は、請求項１乃至５のいず
れかに記載された静電型アクチュエータにおいて、前記
振動板に設けられた共通電極は、前記単結晶Ｓｉ振動板
の全部もしくは一部を高濃度不純物により電気的に活性
化して形成したものである静電型アクチュエータであ
る。
れかに記載された静電型アクチュエータにおいて、前記
振動板に設けられた共通電極は、前記単結晶Ｓｉ振動板
の全部もしくは一部を高濃度不純物により電気的に活性
化して形成したものである静電型アクチュエータであ
る。
【００１２】請求項８の発明は、請求項１乃至７のいず
れかに記載された静電型アクチュエータにおいて、前記
振動板中に形成された凹部はその表面にＳｉの酸化膜が
形成されている静電型アクチュエータである。
れかに記載された静電型アクチュエータにおいて、前記
振動板中に形成された凹部はその表面にＳｉの酸化膜が
形成されている静電型アクチュエータである。
【００１３】請求項９の発明は、請求項１乃至８のいず
れかに記載された静電型アクチュエータにおいて、前記
振動板の前記凹部中で振動板の中心線付近に、ヒンジ機
能を持つ第二の凹部が振動板の長辺方向に沿って伸びて
いる静電型アクチュエータである。
れかに記載された静電型アクチュエータにおいて、前記
振動板の前記凹部中で振動板の中心線付近に、ヒンジ機
能を持つ第二の凹部が振動板の長辺方向に沿って伸びて
いる静電型アクチュエータである。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本願の請求項１，３に係
る発明の静電型アクチュエータの実施例を示す図であっ
て、図１（Ａ）はその断面図であり、図１（Ｂ）は平面
図である。図中、１１は共通電極、１２は振動板、１３
は凹部、１４は個別電極、１５はガラス基板を示す。ま
た、図２は、図１に示す静電型アクチュエータの形成プ
ロセスを説明するための図である。図２においては、Ｓ
ｉ単結晶からなる振動板２２として、Ｓｉ（１００）ウ
エハーを用いている。このウエハーのガラス基板接合面
に、対向間隔部となる凹構造を形成する手法として、Ｓ
ｉの選択酸化法を用いた。まず、ウエハー表面に選択酸
化のマスク材としてＳｉ3Ｎ4膜２６をＣＶＤ法により形
成した。膜厚は１０００Å（オングストローム）であ
る。Ｓｉ3Ｎ4膜２６の応力緩和のため膜形成の下地とし
て熱酸化膜２５０Å（オングストローム）をＳｉ3Ｎ4形
成に先立って形成しても良い。
る発明の静電型アクチュエータの実施例を示す図であっ
て、図１（Ａ）はその断面図であり、図１（Ｂ）は平面
図である。図中、１１は共通電極、１２は振動板、１３
は凹部、１４は個別電極、１５はガラス基板を示す。ま
た、図２は、図１に示す静電型アクチュエータの形成プ
ロセスを説明するための図である。図２においては、Ｓ
ｉ単結晶からなる振動板２２として、Ｓｉ（１００）ウ
エハーを用いている。このウエハーのガラス基板接合面
に、対向間隔部となる凹構造を形成する手法として、Ｓ
ｉの選択酸化法を用いた。まず、ウエハー表面に選択酸
化のマスク材としてＳｉ3Ｎ4膜２６をＣＶＤ法により形
成した。膜厚は１０００Å（オングストローム）であ
る。Ｓｉ3Ｎ4膜２６の応力緩和のため膜形成の下地とし
て熱酸化膜２５０Å（オングストローム）をＳｉ3Ｎ4形
成に先立って形成しても良い。
【００１５】次いで、このシリコン基板を水蒸気雰囲気
中で熱酸化する。酸化温度は９５０℃，酸化時間は５時
間である。この酸化によりシリコン基板表面のＳｉ3Ｎ4
膜２６に覆われていない部分は酸化しＳｉＯ2となる
が、酸化は等方的に進むので酸化膜はマスクの下に潜り
込んで形成される。また、等方的な酸化の結果コーナー
部が滑らかになるように酸化膜が形成される。ギャップ
の深さは酸化膜の厚さ、すなわち酸化時間で正確に制御
できる。酸化膜形成後ウエットエッチングにより、酸化
膜を除去すると滑らかなコーナー部を持つ凹部形状のギ
ャップ（以下、凹部という）２３が形成され、その深さ
は０.５μｍであった。
中で熱酸化する。酸化温度は９５０℃，酸化時間は５時
間である。この酸化によりシリコン基板表面のＳｉ3Ｎ4
膜２６に覆われていない部分は酸化しＳｉＯ2となる
が、酸化は等方的に進むので酸化膜はマスクの下に潜り
込んで形成される。また、等方的な酸化の結果コーナー
部が滑らかになるように酸化膜が形成される。ギャップ
の深さは酸化膜の厚さ、すなわち酸化時間で正確に制御
できる。酸化膜形成後ウエットエッチングにより、酸化
膜を除去すると滑らかなコーナー部を持つ凹部形状のギ
ャップ（以下、凹部という）２３が形成され、その深さ
は０.５μｍであった。
【００１６】次いで、ウエットエッチングによりＳｉ3
Ｎ4膜２６を除去し、凹部底面に共通電極２１を形成す
る。本実施例では厚さ２０００Å（オングストローム）
の多結晶Ｐｔ薄膜をスパッタ法により形成した。それぞ
れ別途に形成した個別電極２４が形成されたガラス基板
２５と、凹部２３を形成したＳｉウエハー２２とを陽極
接合法により接合する。ガラス基板２５としては、単結
晶Ｓｉと線膨張係数が近く、単結晶Ｓｉと陽極接合が可
能なガラス材質である、例えば、コーニング社製パイレ
ックスガラス＃７７４０を用いた。このガラス基板上に
個別電極（対向電極）２４として厚さ２０００Å（オン
グストローム）の多結晶Ｐｔ薄膜をスパッタ法により形
成してある。ガラス基板２５側に針電極により負に、Ｓ
ｉウエハー２２を置いた台電極には正になるように配線
する。大気圧の空気中またはＡｒ，Ｎ2，Ｈｅなど不活
性ガス中で４００℃に加熱し、前記電極に前記極性で８
００Ｖを印加する。このようにしてガラス基板２５とＳ
ｉウエハー２２を陽極接合する。
Ｎ4膜２６を除去し、凹部底面に共通電極２１を形成す
る。本実施例では厚さ２０００Å（オングストローム）
の多結晶Ｐｔ薄膜をスパッタ法により形成した。それぞ
れ別途に形成した個別電極２４が形成されたガラス基板
２５と、凹部２３を形成したＳｉウエハー２２とを陽極
接合法により接合する。ガラス基板２５としては、単結
晶Ｓｉと線膨張係数が近く、単結晶Ｓｉと陽極接合が可
能なガラス材質である、例えば、コーニング社製パイレ
ックスガラス＃７７４０を用いた。このガラス基板上に
個別電極（対向電極）２４として厚さ２０００Å（オン
グストローム）の多結晶Ｐｔ薄膜をスパッタ法により形
成してある。ガラス基板２５側に針電極により負に、Ｓ
ｉウエハー２２を置いた台電極には正になるように配線
する。大気圧の空気中またはＡｒ，Ｎ2，Ｈｅなど不活
性ガス中で４００℃に加熱し、前記電極に前記極性で８
００Ｖを印加する。このようにしてガラス基板２５とＳ
ｉウエハー２２を陽極接合する。
【００１７】ついで、Ｓｉウエハー部２２の板厚を減少
し単結晶Ｓｉからなる振動板２２とする。振動板厚は凹
部２３寸法と同様に静電型アクチュエータの変位量ｔと
共通及び対向電極間に印加する電圧から決めることがで
きるが、本実施例では２.５μｍである。板厚を減少す
る手段としてはエッチング法を用いるが、Ｓｉ基板の振
動板厚みに対応した不純物層の導電型によりエッチング
方法が異なるため、場合に分け説明すると、ｎ型の場
合、この場合、振動板形成に使用するＳｉ基板としては
導電型ｐ型基板を用いる。この基板の振動板形成領域を
イオン注入法等により導電型がｎ型になるように不純物
拡散を予め施す。Ｓｉ基板のｎ型に抵抗性接触できるＡ
ｕ電極コンタクトを形成し４００℃でシンタリングす
る。Ａｕ電極配線をコンタクトにボンディングしフッ素
樹脂電極および配線を保護し、電極配線を正、Ｐｔ電極
を負とし８０℃のＫＯＨ水溶液に浸しエッチングする。
このとき印加する電圧が１.０Ｖ程度でｎ型でのエッチ
ングが停止し、ｐ型層はすべてエッチングされｎ型層の
み残った。
し単結晶Ｓｉからなる振動板２２とする。振動板厚は凹
部２３寸法と同様に静電型アクチュエータの変位量ｔと
共通及び対向電極間に印加する電圧から決めることがで
きるが、本実施例では２.５μｍである。板厚を減少す
る手段としてはエッチング法を用いるが、Ｓｉ基板の振
動板厚みに対応した不純物層の導電型によりエッチング
方法が異なるため、場合に分け説明すると、ｎ型の場
合、この場合、振動板形成に使用するＳｉ基板としては
導電型ｐ型基板を用いる。この基板の振動板形成領域を
イオン注入法等により導電型がｎ型になるように不純物
拡散を予め施す。Ｓｉ基板のｎ型に抵抗性接触できるＡ
ｕ電極コンタクトを形成し４００℃でシンタリングす
る。Ａｕ電極配線をコンタクトにボンディングしフッ素
樹脂電極および配線を保護し、電極配線を正、Ｐｔ電極
を負とし８０℃のＫＯＨ水溶液に浸しエッチングする。
このとき印加する電圧が１.０Ｖ程度でｎ型でのエッチ
ングが停止し、ｐ型層はすべてエッチングされｎ型層の
み残った。
【００１８】ｐ型の場合、この場合、振動板形成に使用
するＳｉ基板としては導電型ｎ型基板を用いる。この基
板の振動板形成領域をイオン注入法等により導電型がｐ
型になるように不純物拡散を予め施す。Ｂ濃度が１Ｅ２
０程度に充分高ければ、ｐ型層のエッチングレートが非
常に遅くなることが知られており、ｐ型層のみ残すこと
ができる。エッチング液としてはＫＯＨの他エチレンジ
アミンとピロカテコールの水溶液も使用できる。
するＳｉ基板としては導電型ｎ型基板を用いる。この基
板の振動板形成領域をイオン注入法等により導電型がｐ
型になるように不純物拡散を予め施す。Ｂ濃度が１Ｅ２
０程度に充分高ければ、ｐ型層のエッチングレートが非
常に遅くなることが知られており、ｐ型層のみ残すこと
ができる。エッチング液としてはＫＯＨの他エチレンジ
アミンとピロカテコールの水溶液も使用できる。
【００１９】図３に請求項４に係る発明の静電型アクチ
ュエータの実施例の構造を示す。ガラス基板３５，個別
電極３４，振動板３２，凹部３３の材料，寸法は図２に
示す静電型アクチュエータの場合と同様である。振動板
となるシリコンウエハー３２はガラス基板３５と陽極接
合する。次いで、振動板と流路を一体に形成するために
エッチングのマスクとなるＴａ2Ｏ5膜をスパッタ法によ
り５０００Å（オングストローム）形成し、流路形状に
フォトリソエッチングした。このとき流路の長手方向の
壁がシリコン（１１１）面で形成されるようにマスクの
方向を設定する。このＴａ2Ｏ5膜をエッチングマスクと
して、振動板となるシリコンウエハー３２側を濃度２０
Ｗｔ％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液でエッチングす
る。エッチング温度は８０℃で行った。エッチングによ
り形成した単結晶シリコンの振動板の厚さは２.５ミク
ロンであり、流路の長手方向の壁は振動板に対して垂直
に形成された。この工程で流路と一体に形成した静電型
アクチュエータが完成する。所望の振動板厚として後に
共通電極３１を形成する。本実施例では個別電極と同様
に厚さ２０００Å（オングストローム）の多結晶Ｐｔ薄
膜をスパッタ法により形成した。
ュエータの実施例の構造を示す。ガラス基板３５，個別
電極３４，振動板３２，凹部３３の材料，寸法は図２に
示す静電型アクチュエータの場合と同様である。振動板
となるシリコンウエハー３２はガラス基板３５と陽極接
合する。次いで、振動板と流路を一体に形成するために
エッチングのマスクとなるＴａ2Ｏ5膜をスパッタ法によ
り５０００Å（オングストローム）形成し、流路形状に
フォトリソエッチングした。このとき流路の長手方向の
壁がシリコン（１１１）面で形成されるようにマスクの
方向を設定する。このＴａ2Ｏ5膜をエッチングマスクと
して、振動板となるシリコンウエハー３２側を濃度２０
Ｗｔ％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液でエッチングす
る。エッチング温度は８０℃で行った。エッチングによ
り形成した単結晶シリコンの振動板の厚さは２.５ミク
ロンであり、流路の長手方向の壁は振動板に対して垂直
に形成された。この工程で流路と一体に形成した静電型
アクチュエータが完成する。所望の振動板厚として後に
共通電極３１を形成する。本実施例では個別電極と同様
に厚さ２０００Å（オングストローム）の多結晶Ｐｔ薄
膜をスパッタ法により形成した。
【００２０】図４に請求項６に係る発明の静電型アクチ
ュエータの実施例の構成を示す。ガラス基板４５，個別
電極４４，振動板４２，凹部４３の材料，寸法，形成方
法は図２に示す静電型アクチュエータの場合と同様であ
る。ガラス基板４５，シリコンウエハー４２を陽極接合
し、所望の振動板厚とした後に共通電極４１を形成す
る。本実施例では個別電極と同様に厚さ２０００Å（オ
ングストローム）の多結晶Ｐｔ薄膜をスパッタ法により
形成した。
ュエータの実施例の構成を示す。ガラス基板４５，個別
電極４４，振動板４２，凹部４３の材料，寸法，形成方
法は図２に示す静電型アクチュエータの場合と同様であ
る。ガラス基板４５，シリコンウエハー４２を陽極接合
し、所望の振動板厚とした後に共通電極４１を形成す
る。本実施例では個別電極と同様に厚さ２０００Å（オ
ングストローム）の多結晶Ｐｔ薄膜をスパッタ法により
形成した。
【００２１】図５に請求項７に係る発明の静電型アクチ
ュエータの実施例の構成を示す。ガラス基板５５，個別
電極５４，振動板５２，凹部５３の材料，寸法，形成方
法は図２に示す静電型アクチュエータの場合と同様であ
る。本構成では、シリコン振動板５２形成後に不純物を
導入活性化させ、低抵抗の領域を形成し共通電極として
いる。振動板のガラス基板５５，振動板となるシリコン
ウエハー５２を陽極接合し、所望の振動板厚とした後に
高濃度の不純物を導入活性化させ、低抵抗の領域を形成
し共通電極５１とする。高濃度不純物の導入方法として
は、イオン注入法が不純物量及び導入位置の制御性が高
く好ましいが、固体拡散源，塗布拡散源を用いて高濃度
領域を形成することも可能である。不純物量としては共
通電極として使用する部分で１×１０20／ｃｍ3以上が
望ましい。
ュエータの実施例の構成を示す。ガラス基板５５，個別
電極５４，振動板５２，凹部５３の材料，寸法，形成方
法は図２に示す静電型アクチュエータの場合と同様であ
る。本構成では、シリコン振動板５２形成後に不純物を
導入活性化させ、低抵抗の領域を形成し共通電極として
いる。振動板のガラス基板５５，振動板となるシリコン
ウエハー５２を陽極接合し、所望の振動板厚とした後に
高濃度の不純物を導入活性化させ、低抵抗の領域を形成
し共通電極５１とする。高濃度不純物の導入方法として
は、イオン注入法が不純物量及び導入位置の制御性が高
く好ましいが、固体拡散源，塗布拡散源を用いて高濃度
領域を形成することも可能である。不純物量としては共
通電極として使用する部分で１×１０20／ｃｍ3以上が
望ましい。
【００２２】図６に請求項８に係る発明の静電型アクチ
ュエータの実施例の構成を示す。ガラス基板６５，個別
電極６４，振動板６２，凹部６３の材料，寸法，形成方
法は図５に示す静電型アクチュエータの場合と同様であ
る。本構成では、振動板となるシリコンウエハー６２に
凹部６３を形成した後、凹部６３に酸化膜６６を形成し
ている。これにより、凹所は表面が保護されるので、振
動板が対向電極に触れてもショートすることはない。酸
化膜形成方法としてはＣＶＤ，スパッタ方等の成膜によ
る形成法の他、選択酸化法を用いての熱酸化法により形
成することもできる。酸化膜の膜厚は共通電極６１／個
別電極間６４に印加する電圧と酸化膜の耐圧により設定
するが、一般的には１０００Å（オングストローム）以
上で、５０００Å（オングストローム）程度が選ばれ
る。本構成の場合、振動板に形成する凹部の寸法はこの
酸化膜の膜厚を加味する。
ュエータの実施例の構成を示す。ガラス基板６５，個別
電極６４，振動板６２，凹部６３の材料，寸法，形成方
法は図５に示す静電型アクチュエータの場合と同様であ
る。本構成では、振動板となるシリコンウエハー６２に
凹部６３を形成した後、凹部６３に酸化膜６６を形成し
ている。これにより、凹所は表面が保護されるので、振
動板が対向電極に触れてもショートすることはない。酸
化膜形成方法としてはＣＶＤ，スパッタ方等の成膜によ
る形成法の他、選択酸化法を用いての熱酸化法により形
成することもできる。酸化膜の膜厚は共通電極６１／個
別電極間６４に印加する電圧と酸化膜の耐圧により設定
するが、一般的には１０００Å（オングストローム）以
上で、５０００Å（オングストローム）程度が選ばれ
る。本構成の場合、振動板に形成する凹部の寸法はこの
酸化膜の膜厚を加味する。
【００２３】図７に請求項９に係る発明の静電型アクチ
ュエータの実施例の構成を示す。本構成では、シリコン
単結晶からなる振動板の中の長辺方向に沿って伸びてい
るヒンジ機能をもつ第二の凹部７７が形成されている。
ガラス基板７５，個別電極７４，凹部７３，酸化膜７６
の材料，寸法，形成方法は図６に示す静電型アクチュエ
ータの場合と同様である。ヒンジ機能をもつ第二の凹部
７７は、振動板となるシリコンウエハー７２に凹部７３
（第一の凹部）を形成する工程に続いて、形成寸法を変
えて同様に行うことができる。本構成では、第一，第二
の凹部７３，７７を形成した後、振動板７２の形成は、
振動板厚さに相当した位置にシリコンウエハーに不純物
を拡散させ電気化学エッチング、又は、高濃度Ｂに対す
るエッチングレートの差異を利用したエッチストップ法
で行う。この方法によれば、第二の凹部７７の形状に沿
って振動板となるウエハー７２表面に凸形状部７８が形
成され、ヒンジ機能が付加される。共通電極７１は振動
板７２の抵抗値により必要に応じて形成する。形成方法
は図１に示す静電型アクチュエータの場合と同様であ
る。
ュエータの実施例の構成を示す。本構成では、シリコン
単結晶からなる振動板の中の長辺方向に沿って伸びてい
るヒンジ機能をもつ第二の凹部７７が形成されている。
ガラス基板７５，個別電極７４，凹部７３，酸化膜７６
の材料，寸法，形成方法は図６に示す静電型アクチュエ
ータの場合と同様である。ヒンジ機能をもつ第二の凹部
７７は、振動板となるシリコンウエハー７２に凹部７３
（第一の凹部）を形成する工程に続いて、形成寸法を変
えて同様に行うことができる。本構成では、第一，第二
の凹部７３，７７を形成した後、振動板７２の形成は、
振動板厚さに相当した位置にシリコンウエハーに不純物
を拡散させ電気化学エッチング、又は、高濃度Ｂに対す
るエッチングレートの差異を利用したエッチストップ法
で行う。この方法によれば、第二の凹部７７の形状に沿
って振動板となるウエハー７２表面に凸形状部７８が形
成され、ヒンジ機能が付加される。共通電極７１は振動
板７２の抵抗値により必要に応じて形成する。形成方法
は図１に示す静電型アクチュエータの場合と同様であ
る。
【００２４】
【発明の効果】請求項１に対応する効果：振動板中に形
成された凹部のコーナー部が滑らかに形成されているの
で、この部分への応力集中がなくなり、信頼性の高い静
電型アクチュエータを得ることができる。
成された凹部のコーナー部が滑らかに形成されているの
で、この部分への応力集中がなくなり、信頼性の高い静
電型アクチュエータを得ることができる。
【００２５】請求項２に対応する効果：振動板中の凹部
はシリコンの選択酸化により形成されるので凹部のコー
ナー部が滑らかに形成される。
はシリコンの選択酸化により形成されるので凹部のコー
ナー部が滑らかに形成される。
【００２６】請求項３に対応する効果：振動板の表面が
単結晶シリコン（１００）に配向しているので、振動板
表面が滑らかな静電型アクチュエータを得ることができ
る。
単結晶シリコン（１００）に配向しているので、振動板
表面が滑らかな静電型アクチュエータを得ることができ
る。
【００２７】請求項４，５に対応する効果：振動板の長
手方向は、単結晶シリコン（１１１）で形成される振動
板に垂直な壁で囲まれ、流路と一体化した静電型アクチ
ュエータを得ることができる。
手方向は、単結晶シリコン（１１１）で形成される振動
板に垂直な壁で囲まれ、流路と一体化した静電型アクチ
ュエータを得ることができる。
【００２８】請求項６に対応する効果：共通電極が対向
電極に対して振動板を介して形成されているので、静電
力が振動板に向かって作用し、振動変位中に共通電極が
剥がれることなく、高信頼な静電型アクチュエータを得
ることができる。
電極に対して振動板を介して形成されているので、静電
力が振動板に向かって作用し、振動変位中に共通電極が
剥がれることなく、高信頼な静電型アクチュエータを得
ることができる。
【００２９】請求項７に対応する効果：共通電極が振動
板と同一であるので、一層高信頼な静電型アクチュエー
タを得ることができる。
板と同一であるので、一層高信頼な静電型アクチュエー
タを得ることができる。
【００３０】請求項８に対応する効果：共通電極が振動
板と一体な振動板の対向電極側は酸化膜により表面保護
されているので、振動板が対向電極に触れてもショート
することなく、信頼性の高い静電型アクチュエータを得
ることができる。
板と一体な振動板の対向電極側は酸化膜により表面保護
されているので、振動板が対向電極に触れてもショート
することなく、信頼性の高い静電型アクチュエータを得
ることができる。
【００３１】請求項９に対応する効果：振動板の変形は
長辺方向に沿って伸びているヒンジ機能をもつ第二の凹
部が開く方向に変形するため、振動板の変形に要する静
電引力が前記第二の凹部がない場合と比較して小さくな
り、低電圧で駆動できる静電型アクチュエータを得るこ
とができる。
長辺方向に沿って伸びているヒンジ機能をもつ第二の凹
部が開く方向に変形するため、振動板の変形に要する静
電引力が前記第二の凹部がない場合と比較して小さくな
り、低電圧で駆動できる静電型アクチュエータを得るこ
とができる。
【図１】 本発明の静電型アクチュエータの実施例の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図２】 図１の静電型アクチュエータの形成プロセス
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図３】 本発明の静電型アクチュエータの他の実施例
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図４】 本発明の静電型アクチュエータの他の実施例
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図５】 本発明の静電型アクチュエータの他の実施例
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図６】 本発明の静電型アクチュエータの他の実施例
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図７】 本発明請求項９の静電型アクチュエータの他
の実施例の構成を示す図である。
の実施例の構成を示す図である。
１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１…共通電
極、１２，２２，３２，４２，５２，６２，７２…振動
板、１３，２３，３３，４３，５３，６３，７３…凹
部、１４，２４，３４，４４，５４，６４，７４…個別
電極、１５，２５，３５，４５，５５，６５，７５…ガ
ラス基板、２６…Ｓｉ3Ｎ4膜、６６，７６…酸化膜、７
７…第２の凹部、７８…凸形状部。
極、１２，２２，３２，４２，５２，６２，７２…振動
板、１３，２３，３３，４３，５３，６３，７３…凹
部、１４，２４，３４，４４，５４，６４，７４…個別
電極、１５，２５，３５，４５，５５，６５，７５…ガ
ラス基板、２６…Ｓｉ3Ｎ4膜、６６，７６…酸化膜、７
７…第２の凹部、７８…凸形状部。
Claims (9)
- 【請求項１】 振動板と、該振動板に対向して設けられ
た個別電極とを有し、前記振動板に設けられた共通電極
と前記個別電極間に駆動電圧を印加することにより、前
記振動板を静電力により変形させる静電型アクチュエー
タにおいて、前記振動板はＳｉ単結晶から成り、かつそ
の前記個別電極に対向した側に、コーナー部が滑らかな
凹部が形成されていることを特徴とする静電型アクチュ
エータ。 - 【請求項２】 請求項１に記載された静電型アクチュエ
ータにおいて、前記振動板に形成された凹部は、Ｓｉの
選択酸化により形成されたものであることを特徴とする
静電型アクチュエータ。 - 【請求項３】 請求項１に記載された静電型アクチュエ
ータにおいて、前記振動板はその表面が単結晶Ｓｉ（１
００）面に配向していることを特徴とする静電型アクチ
ュエータ。 - 【請求項４】 請求項１に記載された静電型アクチュエ
ータにおいて、前記振動板はその表面が単結晶Ｓｉ（１
１０）面に配向し、前記振動板の長手方向は、単結晶Ｓ
ｉ（１１１）面で形成される該振動板に垂直な壁で囲ま
れていることを特徴とする静電型アクチュエータ。 - 【請求項５】 請求項４に記載された静電型アクチュエ
ータにおいて、Ｓｉ（１１０）ウエハーをガラス基板に
陽極接合すると共に、前記振動板はＳｉ（１１０）ウエ
ハーを異方性エッチングにより形成したものであること
を特徴とする静電型アクチュエータ。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかに記載された
静電型アクチュエータにおいて、前記振動板に設けられ
た共通電極は、振動板に形成された凹部とは反対側に形
成されていることを特徴とする静電型アクチュエータ。 - 【請求項７】 請求項１乃至５のいずれかに記載された
静電型アクチュエータにおいて、前記振動板に設けられ
た共通電極は、前記単結晶Ｓｉ振動板の全部もしくは一
部を高濃度不純物により電気的に活性化して形成したも
のであることを特徴とする静電型アクチュエータ。 - 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれかに記載された
静電型アクチュエータにおいて、前記振動板中に形成さ
れた凹部はその表面にＳｉの酸化膜が形成されているこ
とを特徴とする静電型アクチュエータ。 - 【請求項９】 請求項１乃至８のいずれかに記載された
静電型アクチュエータにおいて、前記振動板の前記凹部
中で振動板の中心線付近に、ヒンジ機能を持つ第二の凹
部が振動板の長辺方向に沿って伸びていることを特徴と
する静電型アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8716398A JPH11277742A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 静電型アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8716398A JPH11277742A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 静電型アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11277742A true JPH11277742A (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=13907329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8716398A Pending JPH11277742A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 静電型アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11277742A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008284824A (ja) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Seiko Epson Corp | 静電アクチュエータ及び液滴吐出ヘッド |
| JP2013028175A (ja) * | 2012-09-28 | 2013-02-07 | Seiko Epson Corp | 静電アクチュエータ及び液滴吐出ヘッド |
| KR101445476B1 (ko) * | 2012-03-02 | 2014-09-26 | 알프스 덴키 가부시키가이샤 | 유리 복합체, 유리 복합체를 사용한 입력 장치, 및 전자 기기 |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP8716398A patent/JPH11277742A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008284824A (ja) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Seiko Epson Corp | 静電アクチュエータ及び液滴吐出ヘッド |
| KR101445476B1 (ko) * | 2012-03-02 | 2014-09-26 | 알프스 덴키 가부시키가이샤 | 유리 복합체, 유리 복합체를 사용한 입력 장치, 및 전자 기기 |
| JP2013028175A (ja) * | 2012-09-28 | 2013-02-07 | Seiko Epson Corp | 静電アクチュエータ及び液滴吐出ヘッド |
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|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20040521 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040525 |
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| A521 | Written amendment |
Effective date: 20040713 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040914 |