JPH11285275A - Electrostatic actuator, ink-jet head, silicon substrate, etching mask, and manufacture of the silicon substrate - Google Patents

Electrostatic actuator, ink-jet head, silicon substrate, etching mask, and manufacture of the silicon substrate

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JPH11285275A
JPH11285275A JP915999A JP915999A JPH11285275A JP H11285275 A JPH11285275 A JP H11285275A JP 915999 A JP915999 A JP 915999A JP 915999 A JP915999 A JP 915999A JP H11285275 A JPH11285275 A JP H11285275A
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silicon substrate
ink
wiring pattern
opening
parallelogram
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博之 丸山
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Hiroyuki Ishikawa
博之 石川
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    • B41J2002/14411Groove in the nozzle plate

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate making a through-hole of an ink-jet head, reducing the size of the through-hole by providing in the ink-jet head an opposite electrode to ensuring continuity to a wiring pattern disposed in its opening portion facing a vibrational plate, and by providing in it a driving means for displacing the vibrational plate through applying voltages from the wiring pattern to the vibrational plate and the opposite electrode. SOLUTION: A silicon substrate 2 is a silicon single crystal substrate whose surface is (110) bidirectional, and applying a wet anisotropic etching from its surface to its inside, five independent ink chambers 5 are processed. Making a thin-walled bottom wall (vibrating plate) 51 in each independent ink chamber 5, the bottom wall 51 functions as a vibrational plate capable of being diplaced elastically in the outer direction of its surface. Furthermore, an opposite space between the vibrational plate 51 and a segment electrode (facing electrode) 18 disposed oppositely to the vibrational plate 51 is identical to a difference between the depth of a recessed portion and the thickness of the segment electrode 18. Then, when applying a driving voltage from a voltage applying means 21 to the opposite space between the vibrational plate 51 and the facing opposite electrode 18, deflecting the vibrational plate 51 on the side of the facing opposite electrode 18, it is displaced to expand the volume of the ink chamber 5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、静電アクチュエー
タ、インクジェットヘッド、シリコン基板、エッチング
用マスク、シリコン基板の製造方法に関する。特に、振
動板と対向電極の間に電圧を印加して発生する静電気力
により駆動される静電アクチュエータおよびインクジェ
ットヘッド、およびこれらの製造方法に関する。
The present invention relates to an electrostatic actuator, an ink jet head, a silicon substrate, an etching mask, and a method for manufacturing a silicon substrate. In particular, the present invention relates to an electrostatic actuator and an inkjet head driven by an electrostatic force generated by applying a voltage between a diaphragm and a counter electrode, and a method of manufacturing these.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェットプリンタのインクジェッ
トヘッド等では、細かな印刷が必要とされる。このよう
なインクジェットヘッドは、シリコンウエハに対して半
導体微細加工技術を用いてインクを吐出させる微小構造
のアクチュエータを形成して製造される。インクジェッ
トヘッドのほかにも、マイクロミラーなどのマイクロア
クチュエータが提案されている。
2. Description of the Related Art In an ink jet head of an ink jet printer, fine printing is required. Such an ink jet head is manufactured by forming an actuator having a minute structure for discharging ink on a silicon wafer by using a semiconductor fine processing technique. In addition to the inkjet head, a microactuator such as a micromirror has been proposed.

【0003】このような微小構造のアクチュエータで
は、その駆動源として静電気力を利用することができ
る。たとえば、本出願人は、静電気力を利用してインク
液滴を吐出するインクジェットヘッドを特開平5−50
601号公報、および、特開平6−70882号公報に
開示している。
[0003] In such an actuator having a minute structure, an electrostatic force can be used as a driving source. For example, the present applicant has disclosed an inkjet head that discharges ink droplets using electrostatic force as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-50 / 1993.
601 and JP-A-6-70882.

【0004】この形式のインクジェットヘッドは、イン
クノズルに連通しているインク流路の底面が弾性変形可
能な振動板として形成されている。この振動板には、一
定の間隔で基板が対向配置されている。
In an ink jet head of this type, the bottom surface of an ink flow path communicating with an ink nozzle is formed as an elastically deformable diaphragm. Substrates are arranged facing the diaphragm at regular intervals.

【0005】インクノズル、インク流路、および振動板
は複数個区画形成され、基板にはそれぞれの振動板に対
向する対向電極が配置される。
[0005] A plurality of ink nozzles, ink flow paths, and diaphragms are formed, and opposing electrodes facing the respective diaphragms are arranged on the substrate.

【0006】振動板と対向電極には、開口部(貫通穴)
から配線パターンが導通しており、これらの配線パター
ンの間に電圧を印加すると、振動板と対向電極に静電気
力が発生する。この静電気力によって振動板は基板の側
に静電吸引されて変位(振動)する。
An opening (through hole) is formed in the diaphragm and the counter electrode.
, The wiring patterns are conductive, and when a voltage is applied between these wiring patterns, an electrostatic force is generated on the diaphragm and the counter electrode. The diaphragm is displaced (vibrated) by electrostatic attraction toward the substrate by the electrostatic force.

【0007】一方、振動板と対向電極の間の空間(振動
室)は封止部材により気密封止された状態となっている
ため、振動板の振動に伴ってインク流路には内圧の変動
が発生し、インクノズルからインク液滴が吐出される。
配線パターンに印加する電圧を制御することにより、記
録に必要なときにのみインク液滴を吐出する、いわゆる
インク・オン・デマンド方式が実現される。
On the other hand, since the space (vibration chamber) between the vibration plate and the counter electrode is hermetically sealed by a sealing member, the internal pressure of the ink flow path varies with the vibration of the vibration plate. Is generated, and ink droplets are ejected from the ink nozzle.
By controlling the voltage applied to the wiring pattern, a so-called ink-on-demand system that discharges ink droplets only when necessary for recording is realized.

【0008】インクジェットヘッドなどの静電アクチュ
エータの振動板は、シリコンの異方性を利用した湿式異
方性エッチングによって形成することができる。この場
合、面方位(110)のシリコンウエハでは、エッチン
グにより形成される穴の壁面(面方位(110))が表
面や裏面に対して垂直になるため、面方位(100)の
シリコンウエハに比べて、振動板の高密度化を図ること
ができる。
The diaphragm of an electrostatic actuator such as an ink jet head can be formed by wet anisotropic etching utilizing anisotropy of silicon. In this case, in the silicon wafer having the plane orientation (110), the wall surface (plane orientation (110)) of the hole formed by the etching is perpendicular to the front surface and the rear surface, so that the silicon wafer has the plane orientation (100). Thus, the density of the diaphragm can be increased.

【0009】一方で、(110)面方位のシリコンウエ
ハを湿式異方性エッチングして、対向電極に導通する配
線パターンを配置する貫通穴を形成する場合、表面や裏
面の(110)平面における貫通穴の形状は内角の一つ
が70.19度の平行四辺形となる。
On the other hand, when a silicon wafer having a (110) plane orientation is wet-anisotropically etched to form a through-hole for disposing a wiring pattern to be conducted to a counter electrode, the through-hole in the (110) plane on the front or back surface is formed. The shape of the hole is a parallelogram with one of the inner angles being 70.19 degrees.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、貫通穴
の平面形状が平行四辺形であると、貫通穴の大きさが大
きくなってしまう。このため、インクジェットヘッドな
どのアクチュエータのサイズが大きくなってしまい、1
つのウエハから製造できる個数が減るためコストが高く
なるという問題が生じていた。また、貫通穴が大きいた
めに、作成上の取扱い性が悪くなり、強度が低下すると
いう問題が生じていた。
However, if the plane shape of the through hole is a parallelogram, the size of the through hole becomes large. For this reason, the size of an actuator such as an inkjet head becomes large, and
There has been a problem that the number of wafers that can be manufactured from one wafer is reduced, resulting in an increase in cost. In addition, since the through hole is large, the handling property in production is deteriorated, and there has been a problem that the strength is reduced.

【0011】本発明はこのような課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、静電アクチュエー
タ、インクジェットヘッド、シリコン基板、エッチング
用マスク、シリコン基板の製造方法を提供することにあ
る。特に、作成上の取扱い性がよく、かつ、安価な静電
アクチュエータおよびインクジェットヘッド、およびこ
れらの製造方法静電アクチュエータ、インクジェットヘ
ッドとその製造方法を提供することにある。
The present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to provide an electrostatic actuator, an ink jet head, a silicon substrate, an etching mask, and a method of manufacturing a silicon substrate. . In particular, it is an object of the present invention to provide an inexpensive electrostatic actuator and an ink-jet head that are easy to handle in production and are inexpensive, and a method of manufacturing the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、以下の発明を提供する。
As means for solving the above-mentioned problems, the following invention is provided.

【0013】本発明の静電アクチュエータは、(11
0)平面に連続した複数の平行四辺形を重ね合わせた多
角形の形状で開口し、配線パターンが配置される開口部
と、(110)平面に肉薄に設けられ、配線パターンに
導通し、静電気によって変位する振動板と、を有する
(110)シリコン基板と、振動板に対向して配置さ
れ、開口部に配置された配線パターンに導通する対向電
極と、配線パターンから振動板と対向電極とに電圧を印
加して振動板を変位させる駆動手段と、を備えて構成さ
れる。
According to the electrostatic actuator of the present invention, (11)
0) An opening having a polygonal shape obtained by superimposing a plurality of parallelograms continuous on a plane, and an opening where a wiring pattern is arranged; A (110) silicon substrate having a vibrating plate displaced by the vibrating plate, a counter electrode disposed to face the vibrating plate and conducting to a wiring pattern disposed in the opening, and a vibrating plate and a counter electrode from the wiring pattern. Driving means for applying a voltage to displace the diaphragm.

【0014】また、前記開口部の平行四辺形の重ね合わ
せのピッチが前記配線パターンのピッチと略同一である
ことが望ましい。
It is preferable that the pitch of the parallelograms overlapping the openings is substantially the same as the pitch of the wiring patterns.

【0015】また、本発明の静電アクチュエータは、振
動板と対向電極とによって形成された振動室を気密封止
するための封止部材をさらに備えることが望ましい。
It is desirable that the electrostatic actuator of the present invention further includes a sealing member for hermetically sealing a vibration chamber formed by the diaphragm and the counter electrode.

【0016】また、本発明の静電アクチュエータは、封
止部材がエポキシ系低温熱硬化タイプで粘度が1000
cP〜14000cPであることが望ましい。
In the electrostatic actuator of the present invention, the sealing member is an epoxy-based low-temperature thermosetting type and has a viscosity of 1,000.
It is desirably cP to 14000 cP.

【0017】本発明のインクジェットヘッドは、(11
0)平面に連続した複数の平行四辺形を重ね合わせた多
角形の形状で開口し、配線パターンが配置される開口部
と、(110)平面に肉薄に設けられ、配線パターンに
導通し、静電気によって変位する振動板と、を有する
(110)シリコン基板と、振動板に対向して配置さ
れ、開口部に配置された配線パターンに導通する対向電
極と、配線パターンに電圧を印加して、振動板と対向電
極との間に静電気を発生させ、振動板を変位させる駆動
手段と、振動板と対向電極との間を気密封止して、振動
板の変位により圧力変動するインク室を設ける封止部材
と、インク室に連通し、インク室の圧力変動により、イ
ンク室に蓄積されたインクの液滴を吐出するインクノズ
ルと、を備えて構成される。
The ink jet head according to the present invention is characterized in that (11)
0) An opening having a polygonal shape obtained by superimposing a plurality of parallelograms continuous on a plane, and an opening where a wiring pattern is arranged; A (110) silicon substrate having a vibrating plate displaced by the vibration plate, an opposing electrode disposed opposite to the vibrating plate and conducting to a wiring pattern disposed in the opening, and applying a voltage to the wiring pattern, A drive means for generating static electricity between the plate and the counter electrode and displacing the diaphragm, and a hermetic seal between the diaphragm and the counter electrode to provide an ink chamber in which the pressure fluctuates due to the displacement of the diaphragm. A stop member and an ink nozzle that communicates with the ink chamber and that ejects ink droplets stored in the ink chamber due to pressure fluctuations in the ink chamber are provided.

【0018】また、本発明のインクジェットヘッドは、
振動板、インク室、インクノズルが区画形成され、(1
10)シリコン基板に複数設けられており、複数の振動
板の対向電極のそれぞれに導通する複数の配線パターン
が開口部に配置されていることが望ましい。この場合、
前記開口部の平行四辺形の重ね合わせのピッチが前記配
線パターンのピッチと略同一であることが望ましい。
Further, the ink jet head of the present invention comprises:
A diaphragm, an ink chamber, and an ink nozzle are sectioned and formed.
10) It is desirable that a plurality of wiring patterns are provided on the silicon substrate, and a plurality of wiring patterns electrically connected to the respective counter electrodes of the plurality of diaphragms are arranged in the opening. in this case,
It is preferable that the pitch of the parallelograms overlapping the opening is substantially the same as the pitch of the wiring pattern.

【0019】本発明の(110)シリコン基板は、(1
10)平面に連続した複数の平行四辺形を重ね合わせた
多角形の形状の開口部を有し、それらの平行四辺形の重
ね合わせのピッチが(110)シリコン基板の厚さ以下
であるように構成される。
The (110) silicon substrate of the present invention comprises
10) An opening having a polygonal shape in which a plurality of parallelograms continuous on a plane are overlapped, and the pitch of the overlap of the parallelograms is not more than the thickness of the (110) silicon substrate. Be composed.

【0020】また、本発明の(110)シリコン基板
は、平行四辺形の内角の一つが70.19度であること
が望ましい。
In the (110) silicon substrate of the present invention, it is preferable that one of the inner angles of the parallelogram is 70.19 degrees.

【0021】本発明の(110)シリコン基板の異方性
エッチング用マスクは、内角の一つが70.19度の平
行四辺形をその長辺に平行に重ね合わせた形状の多角形
の頂点のうち、その内角が289.81度となる頂点か
ら平行四辺形の長辺に平行に補正パターンを延長した形
状のマスクパターンを有するように構成される。
The anisotropic etching mask for a (110) silicon substrate according to the present invention has a vertex of a polygon in which a parallelogram having one inner angle of 70.19 degrees is overlapped in parallel with its long side. , The mask pattern has a shape in which the correction pattern is extended in parallel with the long side of the parallelogram from the vertex where the inner angle is 289.81 degrees.

【0022】本発明の(110)シリコン基板の製造方
法は、内角の一つが70.19度の平行四辺形をその長
辺に平行に重ね合わせた形状の多角形の頂点のうち、そ
の内角が289.81度となる頂点から平行四辺形の長
辺に平行に補正パターンを延長した形状のマスクパター
ンにより、(110)シリコンウエハの(110)平面
をマスクする工程と、マスクされた(110)シリコン
ウエハを異方性エッチングする工程とを備えて構成され
る。
According to the method of manufacturing a (110) silicon substrate of the present invention, among the vertices of a polygon formed by superposing a parallelogram having an inner angle of 70.19 degrees in parallel with its long side, the inner angle is Masking the (110) plane of the (110) silicon wafer with a mask pattern in which the correction pattern is extended from the vertex at 289.81 degrees in parallel to the long side of the parallelogram; And a step of anisotropically etching the silicon wafer.

【0023】また、本発明の(110)シリコン基板の
製造方法は、補正パターンの長さを異方性エッチングの
エッチレートに基づいて設定することが望ましい。
In the method of manufacturing a (110) silicon substrate according to the present invention, it is preferable that the length of the correction pattern is set based on an etch rate of anisotropic etching.

【0024】また、本発明の(110)シリコン基板の
製造方法においては、(110)シリコンウエハの両面
のエッチレートに基づいてマスクパターンの補正パター
ンの長さを2種類設定し、当該2種類のマスクパターン
により、(110)シリコンウエハの両面をそれぞれマ
スクし、(110)シリコンウエハを両面から異方性エ
ッチングすることができる。
In the method for manufacturing a (110) silicon substrate according to the present invention, two types of lengths of the correction pattern of the mask pattern are set based on the etch rates of both surfaces of the (110) silicon wafer, and the two types of the mask patterns are set. With the mask pattern, both sides of the (110) silicon wafer can be masked, and the (110) silicon wafer can be anisotropically etched from both sides.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明を
適用した静電アクチュエータであるインクジェットヘッ
ドを説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an ink jet head which is an electrostatic actuator to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.

【0026】図1は、本発明を適用した静電アクチュエ
ータとしてのインクジェットヘッドの断面図であり、図
2は、その斜視図であり、図3は、その分解斜視図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view of an ink jet head as an electrostatic actuator to which the present invention is applied, FIG. 2 is a perspective view thereof, and FIG. 3 is an exploded perspective view thereof.

【0027】本実施例は、インク液滴がノズルプレート
に設けたノズルから吐出するフェイスイジェクトタイプ
のインクジェットヘッドである。
This embodiment is a face-ejection type ink jet head in which ink droplets are ejected from nozzles provided on a nozzle plate.

【0028】これらの図に示すように、インクジェット
ヘッド1は、シリコン基板2を挟み、上側に同じくシリ
コン製のノズルプレート3、下側にシリコンと熱膨張率
が近いホウ珪酸ガラス製のガラス基板4がそれぞれ積層
された3層構造となっている。
As shown in these figures, the ink jet head 1 has a silicon substrate 2 sandwiched therebetween, a nozzle plate 3 also made of silicon on the upper side, and a glass substrate 4 made of borosilicate glass whose thermal expansion coefficient is close to that of silicon on the lower side. Are laminated in a three-layer structure.

【0029】中央のシリコン基板2は、表面が(11
0)面方位であるシリコン単結晶基板で、厚みが180
μmである。面方位が(110)のシリコンを湿式異方
性エッチングするとシリコン表面に対して垂直な面が4
面形成される。このため、面方位(110)のシリコン
ウエハを湿式異方性エッチングを用いて溝を形成する
と、面方位(100)のものに形成した場合に比べて、
溝の密度を高くすることができる。
The surface of the central silicon substrate 2 is (11)
0) A silicon single crystal substrate having a plane orientation and a thickness of 180
μm. When wet anisotropic etching is performed on silicon having a plane orientation of (110), the plane perpendicular to the silicon surface becomes 4
The surface is formed. For this reason, when a groove is formed on a silicon wafer having a plane orientation of (110) by wet anisotropic etching, compared with a case where a silicon wafer having a plane orientation of (100) is formed.
The density of the grooves can be increased.

【0030】シリコン基板2には、その表面から湿式異
方性エッチングを施すことにより、独立した5つのイン
ク室5と、1つの共通インク室6としてそれぞれ機能す
る溝が加工されている。
By performing wet anisotropic etching from the surface of the silicon substrate 2, grooves each functioning as five independent ink chambers 5 and one common ink chamber 6 are formed.

【0031】本実施例において、シリコンの湿式異方性
エッチングに使用するエッチング液は摂氏80℃に加熱
した20重量パーセントKOH水溶液を用いることがで
きる。なお、この濃度はその状況に応じて変更すること
ができる。また、その組成もKOH水溶液に限定される
ものではない。たとえば、アンモニア水溶液または有機
アミン系アルカリ水溶液等のアルカリ水溶液を用いるこ
とができる。
In this embodiment, an etching solution used for wet anisotropic etching of silicon can be a 20% by weight aqueous solution of KOH heated to 80 ° C. Note that this concentration can be changed according to the situation. Further, the composition is not limited to the KOH aqueous solution. For example, an alkaline aqueous solution such as an aqueous ammonia solution or an organic amine-based alkaline aqueous solution can be used.

【0032】ノズルプレート3は、厚みが180μmの
シリコン単結晶であり、表面は(100)面方位であ
る。ノズルプレート3には、その裏面より湿式異方性エ
ッチングを施すことにより、各インク室5の先端側の部
分に対応する位置に5つのノズル溝7が形成され、ま
た、各インク室5と共通インク室6を連通させるため
に、各インク室に対してノズルとは反対側の位置にイン
ク供給路9として機能する溝が加工されている。さら
に、ノズルプレート3の表面より乾式異方性エッチング
を施すことにより、ノズル溝7に対応する位置にノズル
孔8が形成されている。
The nozzle plate 3 is a silicon single crystal having a thickness of 180 μm, and has a (100) plane orientation. By performing wet anisotropic etching from the back surface of the nozzle plate 3, five nozzle grooves 7 are formed at positions corresponding to the front end portions of the respective ink chambers 5. In order to make the ink chambers 6 communicate with each other, a groove that functions as an ink supply path 9 is formed at a position opposite to the nozzle with respect to each ink chamber. Further, by performing dry anisotropic etching from the surface of the nozzle plate 3, a nozzle hole 8 is formed at a position corresponding to the nozzle groove 7.

【0033】ノズルプレート3とシリコン基板2を接合
することにより、1つの共通インク室6と独立した5つ
のインク室5は、それぞれのインク供給路9により連通
する。また、独立した5つのノズル孔8はそれぞれのイ
ンク室5に連通する。
By joining the nozzle plate 3 and the silicon substrate 2, one common ink chamber 6 and five independent ink chambers 5 communicate with each other through ink supply paths 9. The five independent nozzle holes 8 communicate with the respective ink chambers 5.

【0034】本実施例において、ノズルプレート3とシ
リコン基板2は、位置合わせをしてから貼り合わせ、摂
氏1000℃に加熱することにより、直接接合すること
ができる。ノズルプレート3とシリコン基板2の接合
は、直接接合に限定されるものではなく、たとえば、ノ
ズルプレート3とシリコン基板2の接合界面にあらかじ
め金を2000オングストローム成膜した後で、ノズル
プレート3とシリコン基板2を密着状態とし摂氏400
℃に加熱することにより、低温で共晶接合することが可
能である。また、ノズルプレート3とシリコン基板2は
接着剤により接合することも可能である。
In the present embodiment, the nozzle plate 3 and the silicon substrate 2 can be directly bonded by positioning and bonding, and then heating to 1000 ° C. The bonding between the nozzle plate 3 and the silicon substrate 2 is not limited to the direct bonding. For example, a gold film is formed on the bonding interface between the nozzle plate 3 and the silicon substrate 2 in advance to 2000 Å, and then the nozzle plate 3 and the silicon substrate 2 are bonded together. The substrate 2 is brought into close contact with the substrate 2 to 400 degrees Celsius.
By heating to ℃, eutectic bonding can be performed at a low temperature. Further, the nozzle plate 3 and the silicon substrate 2 can be joined with an adhesive.

【0035】独立した各インク室5は、その底壁(振動
板)51が肉薄にされており、面外方向、すなわち、図
1において上下方向に弾性変位可能な振動板として機能
するように構成されている。
Each of the independent ink chambers 5 has a thin bottom wall (diaphragm) 51 and is configured to function as a vibrating plate that can be elastically displaced in an out-of-plane direction, that is, in the vertical direction in FIG. Have been.

【0036】次に、シリコン基板2の下側に位置してい
るガラス基板4において、その上面であるシリコン基板
2との接合面には、シリコン基板2の各インク室5に対
応した位置に、浅くエッチングされた振動室15を構成
することになる凹部16と凹部16に連通し通路17を
構成することになる凹部とが形成されている。また、ガ
ラス基板4の凹部表面にはITO(Indium Tin Oxicid
e)からなるセグメント電極18が形成されている。セ
グメント電極18は配線部19および端子部20を持
つ。
Next, in the glass substrate 4 located below the silicon substrate 2, the upper surface of the glass substrate 4, which is to be bonded to the silicon substrate 2, is located at a position corresponding to each ink chamber 5 of the silicon substrate 2. A recess 16 that forms the vibration chamber 15 that is etched shallowly and a recess that communicates with the recess 16 and forms the passage 17 are formed. In addition, ITO (Indium Tin Oxicid) is provided on the concave surface of the glass substrate 4.
The segment electrode 18 of e) is formed. The segment electrode 18 has a wiring portion 19 and a terminal portion 20.

【0037】ここで、底壁(振動板)51とこれに対向
して配置されるセグメント電極(対向電極)18との対
向間隔、すなわち振動室15の間隔(ギャップ長)G
は、凹部16の深さとセグメント電極18の厚さとの差
になる。
Here, the interval between the bottom wall (diaphragm) 51 and the segment electrode (opposite electrode) 18 opposed thereto, that is, the interval (gap length) G between the vibration chambers 15
Is the difference between the depth of the recess 16 and the thickness of the segment electrode 18.

【0038】シリコン基板2の共通インク室6の底面に
はシリコン基板の裏側より乾式エッチングを施すことに
より、インク供給穴10が形成されている。また、ガラ
ス基板4にもインク供給穴10に対応する位置にインク
供給口11が形成されている。インクは、外部の図示し
ないインクタンクから、インク供給口11およびインク
供給穴10を通って共通インク室6に供給される。共通
インク室6に供給されたインクは、各インク供給路9を
通って、独立した各インク室5に供給される。
An ink supply hole 10 is formed in the bottom surface of the common ink chamber 6 of the silicon substrate 2 by performing dry etching from the back side of the silicon substrate. An ink supply port 11 is also formed on the glass substrate 4 at a position corresponding to the ink supply hole 10. The ink is supplied from an external ink tank (not shown) to the common ink chamber 6 through the ink supply port 11 and the ink supply hole 10. The ink supplied to the common ink chamber 6 is supplied to each independent ink chamber 5 through each ink supply path 9.

【0039】シリコン基板2には、セグメント電極端子
部20を取り出すための貫通穴13がシリコン基板2の
表面と裏面から湿式異方性エッチングを施すことにより
形成されている。このような形成手法によると、貫通穴
13を形成している側面は概ね(111)結晶面で構成
されることとなり、不連続部14が形成される。
In the silicon substrate 2, through holes 13 for taking out the segment electrode terminal portions 20 are formed by performing wet anisotropic etching from the front and back surfaces of the silicon substrate 2. According to such a forming method, the side surface on which the through hole 13 is formed is substantially constituted by a (111) crystal plane, and the discontinuous portion 14 is formed.

【0040】ここで貫通穴の形状について、図4、図
5、図6を用いて説明する。図4は、本発明を適用した
シリコン基板2を構成することになるシリコンウエハ1
01の平面形状を示す平面図である。図5は、従来例の
シリコン基板32を構成することになるシリコンウエハ
31の平面形状を示す平面図である。図6は、インクジ
ェットヘッドのシリコン基板に貫通穴(開口部)を設け
るためのマスクパターンの形状を示す説明図である。
Here, the shape of the through hole will be described with reference to FIG. 4, FIG. 5, and FIG. FIG. 4 shows a silicon wafer 1 constituting a silicon substrate 2 to which the present invention is applied.
It is a top view which shows the planar shape of No. 01. FIG. 5 is a plan view showing a planar shape of a silicon wafer 31 constituting a silicon substrate 32 of a conventional example. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the shape of a mask pattern for providing a through hole (opening) in a silicon substrate of an inkjet head.

【0041】図4において、前述した加工方法により、
インク室5、共通インク室6として機能する溝、インク
供給穴10、共通電極端子22および貫通穴13が形成
されている。よって、図4に示した一点鎖線で切断する
ことにより、シリコン基板2が形成される。貫通穴13
は破線で示した平行四辺形を連続して重ね合わせた構成
となっている。
In FIG. 4, according to the processing method described above,
A groove functioning as an ink chamber 5, a common ink chamber 6, an ink supply hole 10, a common electrode terminal 22, and a through hole 13 are formed. Therefore, the silicon substrate 2 is formed by cutting along the dashed line shown in FIG. Through hole 13
Has a configuration in which parallelograms indicated by broken lines are continuously superimposed.

【0042】本実施例では、シリコンウエハ101に1
つのシリコン基板2を構成したが、これに限定されるも
のでない。
In this embodiment, 1 is
Although one silicon substrate 2 is configured, the present invention is not limited to this.

【0043】シリコンウエハ31は表面が(110)面
方位であるシリコン単結晶基板である。インク室35、
共通インク室36として機能する溝、インク供給穴4
0、共通電極端子42および貫通穴43は本実施例と同
じ加工方法によって形成されている。但し、貫通穴43
の平面形状は1つの平行四辺形で構成されている。よっ
て、貫通穴43は貫通穴13に比較して大きく、また、
シリコン基板32(図5中の一点鎖線で示した形状)は
シリコン基板2に比較して大きい。
The silicon wafer 31 is a silicon single crystal substrate whose surface has a (110) plane orientation. Ink chamber 35,
Groove serving as common ink chamber 36, ink supply hole 4
The common electrode terminal 42 and the through-hole 43 are formed by the same processing method as in this embodiment. However, the through hole 43
Is formed by one parallelogram. Therefore, the through hole 43 is larger than the through hole 13 and
The silicon substrate 32 (shape indicated by a chain line in FIG. 5) is larger than the silicon substrate 2.

【0044】本実施例では、図3に示すように、貫通穴
13の平行四辺形の重ね合わせのピッチPをシリコン基
板2の厚み180μm以下の寸法である100μmとし
た。このピッチPは小さければ小さいほど形成される貫
通穴を小さくすることができる。ノズルプレート3に
は、シリコン基板2に形成されている共通電極端子22
とガラス基板4に形成されているセグメント電極端子2
0を取り出すために、シリコン基板2に形成されている
貫通穴13より一回り大きな貫通穴12が、ノズルプレ
ート3の表面および裏面より湿式異方性エッチングを施
すことにより形成されている。また、ガラス基板4に形
成されている各セグメント電極端子20のピッチが、前
述の貫通穴13の平行四辺形の重ね合わせのピッチPと
略同一になるように形成されている。即ち各セグメント
電極端子20のピッチは100μmとした。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the pitch P of the parallelograms of the through holes 13 is set to 100 μm, which is a dimension of the silicon substrate 2 having a thickness of 180 μm or less. The smaller the pitch P is, the smaller the formed through hole can be. The nozzle plate 3 has a common electrode terminal 22 formed on the silicon substrate 2.
And the segment electrode terminal 2 formed on the glass substrate 4
In order to take out 0, a through hole 12 slightly larger than the through hole 13 formed in the silicon substrate 2 is formed by performing wet anisotropic etching from the front and back surfaces of the nozzle plate 3. Further, the pitch of each segment electrode terminal 20 formed on the glass substrate 4 is formed so as to be substantially the same as the above-mentioned pitch P of the parallelogram overlapping of the through holes 13. That is, the pitch of each segment electrode terminal 20 was 100 μm.

【0045】この様に、貫通穴13の上記ピッチPとセ
グメント電極端子20のピッチを同じにすることによ
り、セグメント電極端子20は確実に貫通穴13の側面
が(111)面となる部分に配設されることが可能とな
る。即ち、後述するマスクパターンにおける補正パター
ンによって形成される若干のエッチング残り等の不安定
な面とセグメント電極端子20とがガラス基板4とシリ
コン基板2を接合することにより干渉することを防止す
ることが可能となる。更に、これにより、各アクチュエ
ータの静電容量を安定的に一致させることが可能とな
り、貫通穴13の形状が複雑化しても同一ヘッド内では
等しい特性のアクチュエータを得ることが可能となる。
As described above, by making the pitch P of the through holes 13 and the pitch of the segment electrode terminals 20 the same, the segment electrode terminals 20 are surely arranged at a portion where the side surface of the through hole 13 becomes the (111) plane. Can be set up. That is, it is possible to prevent an unstable surface such as a slight etching residue formed by a correction pattern in a mask pattern described later from interfering with the segment electrode terminal 20 by joining the glass substrate 4 and the silicon substrate 2. It becomes possible. Further, this makes it possible to stably match the capacitance of each actuator, and to obtain an actuator having the same characteristics in the same head even if the shape of the through hole 13 is complicated.

【0046】このような平行四辺形を重ね合わせた形状
の貫通穴43を作るためのマスクパターンについて、図
6を参照して説明する。図6(a)は、所望の貫通穴の
形状を示す。貫通穴の平行四辺形は、内角の一つが(1
10)シリコン基板の結晶構造に合致した70.19度
となっている。
A mask pattern for forming such a through hole 43 in which parallelograms are overlapped will be described with reference to FIG. FIG. 6A shows a desired shape of the through hole. In the parallelogram of the through hole, one of the inner angles is (1
10) The angle is 70.19 degrees which matches the crystal structure of the silicon substrate.

【0047】このような貫通穴を両面から湿式異方性エ
ッチングする場合の、両面のそれぞれのマスクパターン
の形状を図6(b)、図6(c)に示す。図6(b)、
図6(c)に示したマスクパターンの形状は、図6
(a)に示した貫通穴の形状の多角形のうち、内角が2
89.81度の頂点、すなわち、内側に尖った頂点か
ら、平行四辺形の長辺に平行に補正パターンが延長され
ている。本実施例では、図6(b)に示すマスクパター
ンの補正パターンは、図6(c)に示すマスクパターン
の補正パターンに比して長い。裏面には、ボロンをドー
プしているために、表面からのエッチレートと裏面から
のエッチレートとが異なるからである。
FIGS. 6B and 6C show the shapes of the respective mask patterns on both surfaces when such a through hole is subjected to wet anisotropic etching from both surfaces. FIG. 6 (b),
The shape of the mask pattern shown in FIG.
In the polygon of the shape of the through hole shown in FIG.
The correction pattern extends from the vertex at 89.81 degrees, that is, the vertex pointed inward, parallel to the long side of the parallelogram. In this embodiment, the correction pattern of the mask pattern shown in FIG. 6B is longer than the correction pattern of the mask pattern shown in FIG. This is because the back surface is doped with boron, so that the etch rate from the front surface is different from the etch rate from the back surface.

【0048】本実施例では、表面からの補正パターン
は、長さ約210μm、裏面からの補正パターンは、長
さ約105μmとし、幅はいずれも約20μmとしてい
る。補正パターンの幅は、加工限界にある程度の余裕を
加味して設定することができる。
In this embodiment, the correction pattern from the front surface has a length of about 210 μm, the correction pattern from the back surface has a length of about 105 μm, and the width is about 20 μm. The width of the correction pattern can be set in consideration of a certain margin to the processing limit.

【0049】図6(d)は、図6(b)および図6
(c)に示したマスクパターンを重ね合わせて、図6
(a)に示した所望の貫通穴の形状と比較するための説
明図である。両マスクパターンを重ね合わせ、補正パタ
ーンを平行四辺形の辺に平行に除去した形状は、図6
(a)に示した貫通穴の形状となることがわかる。
FIG. 6D shows the state shown in FIG. 6B and FIG.
The mask pattern shown in FIG.
It is explanatory drawing for comparing with the desired shape of the through-hole shown in (a). The shape obtained by superposing both mask patterns and removing the correction pattern in parallel with the sides of the parallelogram is shown in FIG.
It can be seen that the shape of the through hole shown in FIG.

【0050】なお、補正パターンのピッチ、すなわち、
平行四辺形の重ね合わせのピッチPは、対向電極のピッ
チと同じにすることが望ましい。補正パターンによって
マスクされた部分のシリコンが残留してしまったとして
も、残留部と対向電極とが重ならないようにするためで
ある。したがって、対向電極と外部回路とを接続する場
合の加工能力によってこのピッチが決定され、上記のよ
うに、本実施例では約100μmとなっている。
The pitch of the correction pattern, that is,
It is desirable that the pitch P of the parallelogram overlap is the same as the pitch of the counter electrode. This is to prevent the remaining portion from overlapping with the counter electrode even if silicon in the portion masked by the correction pattern remains. Therefore, this pitch is determined by the processing ability when connecting the counter electrode and the external circuit, and as described above, it is about 100 μm in this embodiment.

【0051】さて、シリコン基板2とガラス基板4を接
合した後、シリコン基板2の貫通穴13より封止用接着
剤30を塗布する。これにより、振動室15を気密封止
することができる。
After bonding the silicon substrate 2 and the glass substrate 4, a sealing adhesive 30 is applied through the through holes 13 of the silicon substrate 2. Thereby, the vibration chamber 15 can be hermetically sealed.

【0052】図1に示すように、電圧印加手段21は、
図示していない外部からの印字信号に応じて、シリコン
基板2の底壁(振動板)51と、セグメント電極(対向
電極)18との間に駆動電圧を印加する。電圧印加手段
21の一方の出力は個々のセグメント電極18の端子部
20に接続され、他方の出力はシリコン基板2に形成さ
れた共通電極端子22に接続されている。
As shown in FIG. 1, the voltage applying means 21
A drive voltage is applied between the bottom wall (diaphragm) 51 of the silicon substrate 2 and the segment electrode (counter electrode) 18 according to an external print signal (not shown). One output of the voltage applying means 21 is connected to a terminal portion 20 of each segment electrode 18, and the other output is connected to a common electrode terminal 22 formed on the silicon substrate 2.

【0053】シリコン基板2自体が導電性を持つため、
共通電極端子22から底壁(振動板)51の共通電極に
電圧を供給することができる。シリコン基板2は比較的
電気抵抗が高いため、共通電極に供給した電圧が降下し
てしまう。このような電圧降下を避けるためには、電気
抵抗を低下させる必要がある。蒸着法やスパッタリング
法などを用いてシリコン基板2の一方の面に金等の導電
性材料の薄膜を形成すれば、電気抵抗を低くすることが
できる。本実施例では、シリコン基板2とガラス基板4
との接続には陽極接合を用いており、シリコン基板2の
流路形成面側に導電膜を形成してある。
Since the silicon substrate 2 itself has conductivity,
A voltage can be supplied from the common electrode terminal 22 to the common electrode of the bottom wall (diaphragm) 51. Since the silicon substrate 2 has a relatively high electric resistance, the voltage supplied to the common electrode drops. In order to avoid such a voltage drop, it is necessary to lower the electric resistance. If a thin film of a conductive material such as gold is formed on one surface of the silicon substrate 2 by using a vapor deposition method, a sputtering method, or the like, the electric resistance can be reduced. In this embodiment, the silicon substrate 2 and the glass substrate 4
An anode junction is used for the connection with the substrate, and a conductive film is formed on the flow channel forming surface side of the silicon substrate 2.

【0054】このように構成したインクジェットヘッド
1においては、電圧印加手段21からの駆動電圧が底壁
(振動板)51とセグメント電極(対向電極)18との
間に印加されると、両者間に充電された電荷により静電
気力が発生し、底壁(振動板)51はセグメント電極
(対向電極)18の側へ撓んで変位し、インク室5の容
積が拡大する。
In the ink jet head 1 configured as described above, when the driving voltage from the voltage applying means 21 is applied between the bottom wall (diaphragm) 51 and the segment electrode (counter electrode) 18, a voltage is applied between them. An electrostatic force is generated by the charged electric charges, and the bottom wall (diaphragm) 51 is bent and displaced toward the segment electrode (counter electrode) 18, and the volume of the ink chamber 5 is enlarged.

【0055】パルス状の電圧を与えた場合には、充電さ
れた電荷が放電されるときに、底壁(振動板)51がそ
の弾性復元力によってセグメント電極(対向電極)18
側から復帰して変位し、インク室5の容積が急激に収縮
する。この時に発生するインク室5内の内圧変化によ
り、インク室5を満たすインクの一部が、このインク室
に連通しているノズル孔8からインク滴として吐出す
る。
When a pulsed voltage is applied, when the charged charge is discharged, the bottom wall (diaphragm) 51 is moved by the elastic restoring force of the segment electrode (counter electrode) 18.
The ink chamber 5 is displaced by returning from the side, and the volume of the ink chamber 5 is rapidly contracted. Due to the change in the internal pressure in the ink chamber 5 generated at this time, a part of the ink filling the ink chamber 5 is ejected as an ink droplet from the nozzle hole 8 communicating with the ink chamber.

【0056】次に、振動室15の気密封止について、図
7および図8を参照して説明する。駆動中に大気中の水
分や埃等が侵入するのを防止するため、振動室15の気
密封止は確実に行う必要がある。
Next, the hermetic sealing of the vibration chamber 15 will be described with reference to FIGS. In order to prevent the intrusion of moisture, dust, and the like in the atmosphere during driving, the hermetic sealing of the vibration chamber 15 must be reliably performed.

【0057】図7は、図1に示す本発明の実施例の通路
17付近を拡大した拡大図である。図8は、図7との比
較のため、貫通穴13の平行四辺形の重ね合わせのピッ
チを200μmとした場合の試作例の通路17付近の拡
大図である。図7および図8において、斜線部は封止用
接着剤30の浸入した部分を意味する。
FIG. 7 is an enlarged view of the vicinity of the passage 17 in the embodiment of the present invention shown in FIG. FIG. 8 is an enlarged view of the vicinity of the passage 17 of the prototype example when the pitch of the parallelograms of the through holes 13 is set to 200 μm for comparison with FIG. 7 and 8, the hatched portion indicates a portion where the sealing adhesive 30 has entered.

【0058】静電アクチュエータでは、相対変位する振
動板とセグメント電極(対向電極)との間に発生する静
電気力を十分に大きな力とするために、これらの間隔
(ギャップ長G)を可能な限り狭くしたい。本実施例で
は、ガラス基板3の凹部16の深さを0.3μmとし、
セグメント電極18の厚さを0.1μmとしている。よ
って、振動室15のギャップ長Gは0.2μmとなる。
In the electrostatic actuator, in order to make the electrostatic force generated between the diaphragm and the segment electrode (opposite electrode) relatively displaced sufficiently large, the distance (gap length G) between them is set as small as possible. I want to make it narrow. In this embodiment, the depth of the concave portion 16 of the glass substrate 3 is set to 0.3 μm,
The thickness of the segment electrode 18 is set to 0.1 μm. Therefore, the gap length G of the vibration chamber 15 is 0.2 μm.

【0059】このような形状の静電アクチュエータを封
止用接着剤30で気密封止するため、封止用接着剤30
は通路17の大気に解放されている側より浸入させ、封
止用接着剤30を硬化させた。すると、図7に示すよう
に、封止用接着剤30は振動室15を確実に気密封止す
ることができた。
In order to hermetically seal the electrostatic actuator having such a shape with the sealing adhesive 30, the sealing adhesive 30 is used.
Was infiltrated from the side of the passage 17 open to the atmosphere, and the sealing adhesive 30 was cured. Then, as shown in FIG. 7, the sealing adhesive 30 was able to securely hermetically seal the vibration chamber 15.

【0060】一方、貫通穴13の平行四辺形のピッチP
を200μmとして、同様に封止用接着剤30を浸入さ
せて硬化させ、気密封止を試みた。すると、図8に示す
ように、封止用接着剤30は通路17に十分に浸入して
おらず、振動室15は確実に気密封止されていなかっ
た。この状態をより詳しく観察すると、図8に示すよう
に、シリコン基板2の貫通穴13の不連続部14付近
に、封止用接着剤30は気泡310を取り込んでしまっ
ていた。
On the other hand, the pitch P of the parallelogram of the through hole 13
Was set to 200 μm, and the sealing adhesive 30 was similarly infiltrated and cured to perform hermetic sealing. Then, as shown in FIG. 8, the sealing adhesive 30 did not sufficiently penetrate into the passage 17, and the vibration chamber 15 was not securely hermetically sealed. When this state is observed in more detail, as shown in FIG. 8, the sealing adhesive 30 has taken in bubbles 310 near the discontinuous portion 14 of the through hole 13 of the silicon substrate 2.

【0061】なお、本実施例においては、封止用接着剤
30をエイブルスティック社のエイブルボンド342−
37、エポキシ系低温熱硬化タイプ、粘度が1000c
P〜14000cPを使用している。この接着剤は常温
(25℃)〜150℃の範囲で硬化が進み48時間〜2
時間で硬化が終了する。エポキシ樹脂はシリコンおよび
ホウ珪酸ガラスとの濡れ性がよく、また、水蒸気のガス
バリア性に優れているため、良好な気密封止が可能とな
る。この封止用接着剤で気密封止した場合、不連続部で
気泡を取り込むことなく、確実に通路に浸入した。ま
た、封止用接着剤30をエイブルスティック社のエイブ
ルボンド342−3でも同様であった。
In the present embodiment, the sealing adhesive 30 is made of Able Bond 342 manufactured by Able Stick.
37, epoxy-based low-temperature thermosetting type, viscosity 1000c
P-14000 cP is used. The curing of this adhesive proceeds within a range of room temperature (25 ° C.) to 150 ° C. for 48 hours to 2 hours
Curing is completed in time. Epoxy resin has good wettability with silicon and borosilicate glass, and has excellent gas barrier properties against water vapor, so that good hermetic sealing can be achieved. When hermetically sealed with this sealing adhesive, air bubbles were surely penetrated into the passage without taking in bubbles at the discontinuous portions. In addition, the same applies to Able Bond 342-3 manufactured by Able Stick for the sealing adhesive 30.

【0062】本実施例では、フェイスイジェクトタイプ
のインクジェットヘッドを例にとり説明したが、本発明
はフェイスイジェクトタイプに限定されるものではな
い。たとえば、インク室の長さ方向にノズルを有するエ
ッジイジェクトタイプのインクジェットヘッドにも適用
することができる。
In this embodiment, the face eject type ink jet head has been described as an example. However, the present invention is not limited to the face eject type ink jet head. For example, the present invention can be applied to an edge-ejection type inkjet head having a nozzle in the length direction of the ink chamber.

【0063】(その他の実施の形態)なお、以上の説明
は、インクジェットヘッドに対して本発明を適用した例
である。本発明はインクジェットヘッド以外の静電アク
チュエータに対しても同様に適用できる。たとえば、特
開平7−13007号公報に開示されているマイクロメ
カニカル装置やマイクロミラーに対しても本発明を同様
に適用できる。
(Other Embodiments) The above description is an example in which the present invention is applied to an ink jet head. The present invention can be similarly applied to an electrostatic actuator other than the inkjet head. For example, the present invention can be similarly applied to a micro-mechanical device and a micro-mirror disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-13007.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の静電アク
チュエータ、特にインクジェットヘッドでは、貫通穴の
平面形状を連続した平行四辺形を重ね合わせた平面形状
とした。これにより、貫通穴の大きさを小さくすること
ができ、作成が容易でかつ、安価な静電アクチュエー
タ、インクジェットヘッドを提供することができる。
As described above, in the electrostatic actuator of the present invention, particularly in the ink jet head, the through hole has a planar shape in which continuous parallelograms are overlapped. Thereby, the size of the through hole can be reduced, and an inexpensive electrostatic actuator and ink jet head that can be easily formed can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用したインクジェットヘッドの断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view of an ink jet head to which the present invention is applied.

【図2】図1のインクジェットヘッドの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the inkjet head of FIG.

【図3】図1のインクジェットヘッドの分解斜視図であ
る。
FIG. 3 is an exploded perspective view of the inkjet head of FIG.

【図4】本発明を適用したシリコンウエハの平面図であ
る。
FIG. 4 is a plan view of a silicon wafer to which the present invention is applied.

【図5】従来例の1例を示すシリコンウエハの平面図で
ある。
FIG. 5 is a plan view of a silicon wafer showing one example of a conventional example.

【図6】図1のインクジェットヘッドの貫通穴を構成す
るためのマスクパターンの説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a mask pattern for forming a through hole of the inkjet head of FIG. 1;

【図7】図1の通路付近を拡大したインクジェットヘッ
ドの拡大図である。
FIG. 7 is an enlarged view of the inkjet head in which the vicinity of the passage in FIG. 1 is enlarged.

【図8】平行四辺形の重ね合わせのピッチが200μm
の場合の通路付近を拡大したインクジェットヘッドの拡
大図である。
FIG. 8 shows a parallelogram overlapping pitch of 200 μm.
FIG. 4 is an enlarged view of the inkjet head in which the vicinity of a passage is enlarged in the case of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

P 貫通穴13の平行四辺形の重ね合わせのピッチ 1 インクジェットヘッド 2 シリコン基板 3 ノズルプレート 4 ガラス基板 5 インク室 6 共通インク室 8 ノズル孔 9 インク供給路 12 ノズルプレート3の貫通穴 13 シリコン基板2の貫通穴 14 貫通穴13の不連続部 15 振動室 17 通路 18 セグメント電極 19 セグメント電極配線部 20 セグメント電極端子部 21 電圧印加手段 22 共通電極端子部 30 封止用接着剤 31 シリコンウエハ 32 シリコン基板 35 インク室 36 共通インク室 40 インク供給穴 42 共通電極端子 43 貫通穴 51 インク室の底壁(共通電極、振動板) 101 シリコンウエハ 310 気泡 P Pitch of overlapping parallelograms of through-holes 13 1 Ink-jet head 2 Silicon substrate 3 Nozzle plate 4 Glass substrate 5 Ink chamber 6 Common ink chamber 8 Nozzle hole 9 Ink supply path 12 Through-hole of nozzle plate 3 13 Silicon substrate 2 Through hole 14 discontinuous portion of through hole 13 15 vibration chamber 17 passage 18 segment electrode 19 segment electrode wiring portion 20 segment electrode terminal portion 21 voltage applying means 22 common electrode terminal portion 30 sealing adhesive 31 silicon wafer 32 silicon substrate 35 ink chamber 36 common ink chamber 40 ink supply hole 42 common electrode terminal 43 through hole 51 bottom wall of ink chamber (common electrode, diaphragm) 101 silicon wafer 310 bubble

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野島 重男 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Shigeo Nojima 3-5-5 Yamato, Suwa-shi, Nagano Seiko Epson Corporation

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (110)平面に連続した複数の平行四
辺形を重ね合わせた多角形の形状で開口し、配線パター
ンが配置される開口部と、(110)平面に肉薄に設け
られ、前記配線パターンに導通し、静電気によって変位
する振動板と、を有する(110)シリコン基板と、 前記振動板に対向して配置され、前記開口部に配置され
た配線パターンに導通する対向電極と、 前記配線パターンから前記振動板と前記対向電極とに電
圧を印加して前記振動板を変位させる駆動手段と、を備
えることを特徴とする静電アクチュエータ。
An opening is formed in a polygonal shape in which a plurality of parallelograms continuous on a (110) plane are superimposed, and an opening in which a wiring pattern is arranged is provided thinly on the (110) plane. A (110) silicon substrate having a vibrating plate that conducts to a wiring pattern and is displaced by static electricity; a counter electrode disposed to face the vibrating plate and conductive to a wiring pattern disposed in the opening; A driving unit for applying a voltage from the wiring pattern to the diaphragm and the counter electrode to displace the diaphragm.
【請求項2】 前記開口部の平行四辺形の重ね合わせの
ピッチが前記配線パターンのピッチと略同一であること
を特徴とする請求項1記載の静電アクチュエータ。
2. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein a pitch of overlapping the parallelograms of the openings is substantially the same as a pitch of the wiring patterns.
【請求項3】 前記振動板と前記対向電極とによって形
成された振動室を気密封止するための封止部材をさらに
備えることを特徴とする請求項1もしくは請求項2記載
の静電アクチュエータ。
3. The electrostatic actuator according to claim 1, further comprising a sealing member for hermetically sealing a vibration chamber formed by the vibration plate and the counter electrode.
【請求項4】 前記封止部材は、エポキシ系低温熱硬化
タイプで粘度が1000cP〜14000cPであるこ
とを特徴とする請求項3記載の静電アクチュエータ。
4. The electrostatic actuator according to claim 3, wherein the sealing member is an epoxy-based low-temperature thermosetting type and has a viscosity of 1000 cP to 14000 cP.
【請求項5】 (110)平面に連続した複数の平行四
辺形を重ね合わせた多角形の形状で開口し、配線パター
ンが配置される開口部と、(110)平面に肉薄に設け
られ、前記配線パターンに導通し、静電気によって変位
する振動板と、を有する(110)シリコン基板と、 前記振動板に対向して配置され、前記開口部に配置され
た配線パターンに導通する対向電極と、 前記配線パターンに電圧を印加して、前記振動板と前記
対向電極との間に静電気を発生させ、前記振動板を変位
させる駆動手段と、 前記振動板と前記対向電極との間を気密封止して、前記
振動板の変位により圧力変動するインク室を設ける封止
部材と、 前記インク室に連通し、前記インク室の圧力変動によ
り、前記インク室に蓄積されたインクの液滴を吐出する
インクノズルと、を備えることを特徴とするインクジェ
ットヘッド。
5. An opening having a polygonal shape obtained by superimposing a plurality of parallelograms continuous on a (110) plane, and an opening in which a wiring pattern is arranged; A (110) silicon substrate having a vibrating plate that conducts to a wiring pattern and is displaced by static electricity; a counter electrode that is disposed to face the vibrating plate and conducts to a wiring pattern disposed in the opening; A driving means for applying a voltage to the wiring pattern to generate static electricity between the diaphragm and the counter electrode and displacing the diaphragm, and hermetically sealing the gap between the diaphragm and the counter electrode. A sealing member for providing an ink chamber that fluctuates in pressure due to the displacement of the vibration plate; and an ink that communicates with the ink chamber and discharges ink droplets accumulated in the ink chamber due to the fluctuating pressure in the ink chamber. Ink jet head, characterized in that it comprises a nozzle, a.
【請求項6】 前記振動板、前記インク室、前記インク
ノズルが区画形成され、前記(110)シリコン基板に
複数設けられており、 前記複数の振動板の対向電極のそれぞれに導通する複数
の配線パターンが前記開口部に配置されていることを特
徴とする請求項5記載のインクジェットヘッド。
6. A plurality of wirings, wherein the vibration plate, the ink chamber, and the ink nozzle are formed in a partitioned manner, and a plurality of wirings are provided on the (110) silicon substrate, and are electrically connected to respective counter electrodes of the plurality of vibration plates. The ink jet head according to claim 5, wherein a pattern is arranged in the opening.
【請求項7】 前記開口部の平行四辺形の重ね合わせの
ピッチが前記配線パターンのピッチと略同一であること
を特徴とする請求項6記載のインクジェットヘッド。
7. The ink jet head according to claim 6, wherein a pitch of the parallelogram overlapping the openings is substantially the same as a pitch of the wiring pattern.
【請求項8】 (110)平面に連続した複数の平行四
辺形を重ね合わせた多角形の形状の開口部を有すること
を特徴とする(110)シリコン基板において、 前記開口部の平行四辺形の重ね合わせのピッチが前記
(110)シリコン基板の厚さ以下であることを特徴と
する請求項6記載の(110)シリコン基板。
8. A (110) silicon substrate having a polygonal opening formed by superposing a plurality of parallelograms continuous on a (110) plane, wherein the parallelogram of the opening is formed. 7. The (110) silicon substrate according to claim 6, wherein an overlapping pitch is equal to or less than a thickness of said (110) silicon substrate.
【請求項9】 前記平行四辺形の内角の一つは70.1
9度であることを特徴とする請求項8記載の(110)
シリコン基板。
9. One of the interior angles of the parallelogram is 70.1.
(110) according to claim 8, characterized in that it is 9 degrees.
Silicon substrate.
【請求項10】 内角の一つが70.19度の平行四辺
形をその長辺に平行に重ね合わせた形状の多角形の頂点
のうち、その内角が289.81度となる頂点から前記
平行四辺形の長辺に平行に補正パターンを延長した形状
のマスクパターンを有することを特徴とする(110)
シリコン基板の異方性エッチング用マスク。
10. A vertex of a polygon formed by superposing a parallelogram having an inner angle of 70.19 degrees in parallel with its long side, from a vertex having an inner angle of 289.81 degrees to the parallelogram. A mask pattern having a shape obtained by extending the correction pattern in parallel with the long side of the shape (110).
Mask for anisotropic etching of silicon substrate.
【請求項11】 内角の一つが70.19度の平行四辺
形をその長辺に平行に重ね合わせた形状の多角形の頂点
のうち、その内角が289.81度となる頂点から前記
平行四辺形の長辺に平行に補正パターンを延長した形状
のマスクパターンにより、(110)シリコンウエハの
(110)平面をマスクする工程と、 前記マスクされた(110)シリコンウエハを異方性エ
ッチングする工程と、を有することを特徴とする(11
0)シリコン基板の製造方法。
11. Among the vertices of a polygon formed by superposing a parallelogram having an inner angle of 70.19 degrees in parallel with its long side, from the vertex having an inner angle of 289.81 degrees to the parallelogram. Masking the (110) plane of the (110) silicon wafer with a mask pattern in which the correction pattern is extended in parallel with the long side of the shape, and anisotropically etching the masked (110) silicon wafer And (11)
0) A method for manufacturing a silicon substrate.
【請求項12】 前記補正パターンの長さを前記異方性
エッチングのエッチレートに基づいて設定することを特
徴とする請求項11記載の(110)シリコン基板の製
造方法。
12. The method according to claim 11, wherein the length of the correction pattern is set based on an etch rate of the anisotropic etching.
【請求項13】 前記(110)シリコンウエハの両面
のエッチレートに基づいて前記マスクパターンの補正パ
ターンの長さを2種類設定し、当該2種類のマスクパタ
ーンにより、前記(110)シリコンウエハの両面をそ
れぞれマスクし、 前記(110)シリコンウエハを両面から異方性エッチ
ングすることを特徴とする請求項11記載の(110)
シリコン基板の製造方法。
13. The two types of lengths of the correction pattern of the mask pattern are set based on the etch rates of both surfaces of the (110) silicon wafer, and the two types of mask patterns are used. The (110) according to claim 11, wherein the (110) silicon wafer is anisotropically etched from both sides.
A method for manufacturing a silicon substrate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005178053A (en) * 2003-12-17 2005-07-07 Seiko Epson Corp Inkjet head, inkjet recording apparatus, liquid droplet discharging apparatus, manufacturing method for inkjet head, and wiring connection method and wiring connection structure of inkjet head
US7659128B2 (en) 2007-03-22 2010-02-09 Seiko Epson Corporation Method of processing silicon wafer and method of manufacturing liquid ejecting head

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