JP2006123223A - Liquid drop ejection head, its manufacturing process, liquid cartridge and image forming apparatus - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a matter that liquidproofness deteriorates because an organic resin film is formed on the surface of a head element by a separate process and a seam defect appears in the organic resin film. <P>SOLUTION: In an actuator substrate 1 comprising a vibrating plate 12, and individual electrodes 14 opposing the vibrating plate 12 through a gap 13, a port 18 for supplying liquid from the back side of a head to an internal common liquid chamber 10 is formed. Furthermore, a seamless organic resin film 34 is formed integrally by vacuum chemical vapor deposition (CVD) on the entire surface including the surface of the vibrating plate 12 in the actuator substrate 1 and the surface of wall of the liquid supply port 18. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、液体カートリッジ及び画像形成装置に関する。   The present invention relates to a droplet discharge head, a method for manufacturing a droplet discharge head, a liquid cartridge, and an image forming apparatus.

例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像形成装置として用いるインクジェット記録装置において使用する液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室（吐出室、圧力室、加圧液室、インク流路とも称される）と、この液室内の記録液（インク）を加圧するためのエネルギーを発生するアクチュエータ手段とを備えて、エネルギーを発生することによって液室内の記録液に圧力を作用させ、ノズルから液滴を吐出させるものである。   For example, a droplet discharge head used in an ink jet recording apparatus used as an image forming apparatus such as a printer, a facsimile, a copying apparatus, or a plotter includes a nozzle that discharges a droplet and a liquid chamber (discharge chamber, pressure chamber) that communicates with the nozzle. A pressure liquid chamber, also referred to as an ink flow path), and actuator means for generating energy for pressurizing the recording liquid (ink) in the liquid chamber. Pressure is applied to the recording liquid, and droplets are ejected from the nozzle.

液滴吐出ヘッドとしては、電気機械変換素子などの圧電型アクチュエータを用いたもの、電気熱変換素子に膜沸騰を利用するサーマル型アクチュエータを用いたもの、振動板と電極間の静電力を利用する静電型アクチュエータを用いたものなどがある。   Droplet discharge heads that use piezoelectric actuators such as electromechanical transducers, those that use thermal actuators that use film boiling as electrothermal transducers, and electrostatic forces between the diaphragm and electrodes There are those using electrostatic actuators.

ところで、特に、静電型アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッドにおいては、液室の壁面の一部を形成する振動板を変形させることにより、液室内の記録液（インク）を加圧してノズルから液滴を吐出する構成であるが、振動板を変形させることによる排除体積が小さいため、吐出する記録液の液滴の量を多くする、つまり大きな排除体積を確保するためには振動板の面積を広くしなければならず、また、電極への配線の引き回し領域や外部からヘッド内部へ記録液を供給する供給口を配置する領域によりヘッド面積が増大することになるという静電型ヘッド特有の問題がある。   By the way, in particular, in a liquid droplet ejection head equipped with an electrostatic actuator, the recording liquid (ink) in the liquid chamber is pressed from the nozzle by deforming a diaphragm that forms a part of the wall surface of the liquid chamber. Although it is configured to eject droplets, the volume of the diaphragm is reduced in order to increase the volume of recording liquid droplets to be ejected, that is, to ensure a large excluded volume because the volume excluded by deforming the diaphragm is small. In addition, the head area increases due to the wiring area to the electrode and the area where the supply port for supplying the recording liquid from the outside to the inside of the head is arranged. There's a problem.

そこで、特許文献１、２に記載されているように、静電型液滴吐出ヘッドにおいて、圧力発生手段を構成する電極或いは振動板及び電極を設けたアクチュエータ部材（アクチュエータ基板）の背面側から共通液室への供給口を形成して、外部からヘッド内部へ記録液を供給するようにしたものがある。
特開平１０−１９３６１１号公報 特開２００１−１００４７号公報 Therefore, as described in Patent Documents 1 and 2, in the electrostatic droplet discharge head, it is common from the back side of the actuator member (actuator substrate) provided with the electrode or the diaphragm and the electrode constituting the pressure generating means. Some have a supply port to the liquid chamber to supply the recording liquid from the outside to the inside of the head.
JP-A-10-193611 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-10047

また、液滴吐出ヘッドにおいて、記録液とヘッドを構成しているヘッド構成部材の材料の組合せによっては、記録液によってヘッド構成部材が記録液に溶解してしまい、その結果、例えば液室を形成する流路形成部材が記録液中に溶出してノズルの目詰まりが生じ、また、振動板を用いるヘッドにあっては振動板を形成する部材が記録液中に溶出して振動板の振動特性が変動するなどの不具合が生じることがある。   Also, in the droplet discharge head, depending on the combination of the recording liquid and the material of the head constituent member constituting the head, the head constituent member is dissolved in the recording liquid by the recording liquid, and as a result, for example, a liquid chamber is formed. The flow path forming member that elutes into the recording liquid causes clogging of the nozzle, and in the case of a head that uses a diaphragm, the member that forms the diaphragm elutes into the recording liquid and the vibration characteristics of the diaphragm May cause problems such as fluctuations.

そのため、特許文献３ないし５に記載されているように、ヘッド構成部材の液体接触面に、部材の耐液性を高めるための有機樹脂膜などからなる保護膜を形成するようにしたものがある。
特開２０００−２４６８９５号公報 特開２００２−３４７２４７号公報 特開２００３−９４６４８号公報 Therefore, as described in Patent Documents 3 to 5, there is one in which a protective film made of an organic resin film or the like for increasing the liquid resistance of the member is formed on the liquid contact surface of the head constituent member. .
JP 2000-246895 A JP 2002-347247 A JP 2003-94648 A

ところが、特許文献３ないし５に記載されているような従来の液滴吐出ヘッドにあっては、保護膜である有機樹脂膜を振動板や液室部などに個別的に形成しているため、特許文献１、２に記載されているようなヘッドの裏面側から共通液室へ記録液を供給する供給口を形成する構造とした場合、供給口の壁面にも保護膜を形成すると、振動板表面の保護膜と供給口壁面の保護膜との継ぎ目部分で繋ぎ不良が発生し易いという課題がある。   However, in the conventional liquid droplet ejection heads described in Patent Documents 3 to 5, since the organic resin film as the protective film is individually formed on the vibration plate, the liquid chamber portion, and the like, In the case where the supply port for supplying the recording liquid from the back side of the head to the common liquid chamber is formed as described in Patent Documents 1 and 2, if a protective film is also formed on the wall surface of the supply port, the diaphragm There is a problem that a connection failure is likely to occur at the joint portion between the protective film on the surface and the protective film on the wall surface of the supply port.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、高い信頼性が得られる液滴吐出ヘッド及びこの液滴吐出ヘッドの製造方法、この液滴吐出ヘッドを一体化した液体カートリッジ、この液滴吐出ヘッド又は液体カートリッジを搭載した画像形成装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and a highly reliable droplet discharge head, a method of manufacturing the droplet discharge head, a liquid cartridge in which the droplet discharge head is integrated, and the droplet An object is to provide an image forming apparatus equipped with an ejection head or a liquid cartridge.

上記の課題を解決するために、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルが連通する液室の壁面を形成するとともに、液室内の液体を加圧する圧力を発生する圧力発生手段を含むアクチュエータ部材に、外部から内部へ液体を供給するための液体供給口を形成し、アクチュエータ部材の異なる部位の表面に繋ぎ目のない有機樹脂膜が一体に形成されている構成とした。   In order to solve the above problems, a liquid droplet ejection head according to the present invention forms a wall surface of a liquid chamber that communicates with a nozzle that ejects liquid droplets and generates pressure to pressurize the liquid in the liquid chamber A liquid supply port for supplying liquid from the outside to the inside is formed in the actuator member including the means, and a seamless organic resin film is integrally formed on the surface of different parts of the actuator member.

ここで、繋ぎ目のない有機樹脂膜はアクチュエータ部材の液室の壁面を形成する領域及び液体供給口の壁面に形成されていることが好ましい。   Here, the seamless organic resin film is preferably formed on the region of the actuator member forming the wall surface of the liquid chamber and the wall surface of the liquid supply port.

また、本発明に掛かる液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルが連通する液室の壁面を形成するとともに、液室の少なくとも一つ壁面を構成する振動板、及び、この振動板に犠牲層エッチングにより形成されたギャップを介して対向する電極を含み、振動板を静電力で変形させて液室内の液体を加圧する圧力を発生する静電型アクチュエータを設けたアクチュエータ部材に、外部から内部へ液体を供給するための液体供給口を形成し、更にアクチュエータ部材の異なる部位の表面に繋ぎ目のない有機樹脂膜が一体に形成されている構成とした。   In addition, a droplet discharge head according to the present invention forms a wall surface of a liquid chamber through which a nozzle that discharges droplets communicates, a diaphragm that forms at least one wall surface of the liquid chamber, and a sacrifice to the diaphragm. An actuator member provided with an electrostatic actuator that includes electrodes facing each other through a gap formed by layer etching and that generates pressure to pressurize the liquid in the liquid chamber by deforming the diaphragm with an electrostatic force. A liquid supply port for supplying liquid to the surface is formed, and a seamless organic resin film is integrally formed on the surface of different parts of the actuator member.

ここで、繋ぎ目のない有機樹脂膜は振動板の表面及び液体供給口の壁面に形成されていることが好ましい。また、犠牲層エッチングを行う際に用いる犠牲層除去孔は、有機樹脂膜により封止されていることが好ましい。また、有機樹脂膜は撥水性を有し、かつ、ギャップを形成する空間の壁面に有機樹脂膜が形成されていることが好ましく、この場合、ギャップを形成する空間の壁面に形成した有機樹脂膜の膜厚は、他の部分に形成した有機樹脂膜の膜厚よりも薄いことが好ましい。   Here, the seamless organic resin film is preferably formed on the surface of the diaphragm and the wall surface of the liquid supply port. Moreover, it is preferable that the sacrificial layer removal hole used when performing sacrificial layer etching is sealed with an organic resin film. Further, the organic resin film has water repellency, and the organic resin film is preferably formed on the wall surface of the space forming the gap. In this case, the organic resin film formed on the wall surface of the space forming the gap The film thickness is preferably smaller than the film thickness of the organic resin film formed in the other part.

本発明に係る各液滴吐出ヘッドにおいては、有機樹脂膜を形成する有機樹脂はポリパラキシリレン又はその誘導体であることが好ましい。   In each droplet discharge head according to the present invention, the organic resin forming the organic resin film is preferably polyparaxylylene or a derivative thereof.

本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、振動板と電極との間のギャップを形成する空間の壁面にも有機樹脂膜の形成し、ギャップを形成する空間の壁面に形成した膜厚を他の部分に形成した有機樹脂膜の膜厚よりも薄くした液滴吐出ヘッドを製造する方法であって、有機樹脂膜の形成を行うときに温度を変化させる構成としたものである。   In the method for manufacturing a liquid ejection head according to the present invention, an organic resin film is also formed on the wall surface of the space forming the gap between the diaphragm and the electrode, and the film thickness formed on the wall surface of the space forming the gap is changed. This is a method for manufacturing a droplet discharge head having a thickness smaller than the thickness of the organic resin film formed on this portion, and the temperature is changed when the organic resin film is formed.

本発明に係る液体カートリッジは、本発明に係る液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドに液体を供給する液体タンクを一体化したものである。   The liquid cartridge according to the present invention is obtained by integrating the liquid droplet ejection head according to the present invention and a liquid tank that supplies liquid to the liquid droplet ejection head.

本発明に係る画像形成装置は、液滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッド、又は本発明に係る液体カートリッジを搭載したものである。   An image forming apparatus according to the present invention is equipped with a liquid droplet ejection head according to the present invention for ejecting liquid droplets or a liquid cartridge according to the present invention.

本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、アクチュエータ部材に供給口を設け、アクチュエータ部材の異なる部位の表面に繋ぎ目のない有機樹脂膜を形成したので、有機樹脂膜の繋ぎ目不良による耐液性の低下を防止することができ、高い信頼性のヘッドが得られる。   According to the liquid droplet ejection head according to the present invention, the supply port is provided in the actuator member, and the seamless organic resin film is formed on the surface of different parts of the actuator member. Can be prevented, and a highly reliable head can be obtained.

本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、静電型液滴吐出ヘッドのギャップ内にも有機樹脂膜を形成するときに温度を変化させる構成としたので、膜厚制御が容易になって高い信頼性が得られる。   According to the method for manufacturing a liquid discharge head according to the present invention, since the temperature is changed when the organic resin film is formed also in the gap of the electrostatic droplet discharge head, the film thickness can be easily controlled. High reliability.

本発明に係る液体カートリッジによれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドに液体を供給する液体タンクを一体化したので、滴吐出特性のバラツキが少なく、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを一体化した液体カートリッジ（液体タンク一体型ヘッド）を低コストで得ることができる。   According to the liquid cartridge according to the present invention, since the liquid droplet ejection head according to the present invention and the liquid tank that supplies the liquid to the liquid droplet ejection head are integrated, there is little variation in the liquid droplet ejection characteristics and the liquid is highly reliable. A liquid cartridge (liquid tank integrated head) integrated with a droplet discharge head can be obtained at low cost.

本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッド又は液体カートリッジを備えているので、高画質画像を形成することができる。   The image forming apparatus according to the present invention includes the droplet discharge head or the liquid cartridge according to the present invention, so that a high-quality image can be formed.

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドの分解斜視図、図２は同ヘッドのアクチュエータ基板を透過状態で示す平面説明図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面説明図、図４は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet head as a droplet discharge head according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view illustrating the actuator substrate of the head in a transmissive state, and FIG. Cross-sectional explanatory drawing along the A line, FIG. 4 is a cross-sectional explanatory drawing along the BB line of FIG.

このインクジェットヘッドは、基板の面部に設けたノズル孔から液滴を吐出させるサイドシュータタイプのものであり、第１の基板であるアクチュエータ基板１と第２の基板である流路基板（液室基板）２と第３の基板であるノズル基板３を順次積層して構成し、これら３枚の基板１、２、３を接合することで、液滴を吐出するノズル４がノズル連通路５を介して連通する液室（吐出室）６、液室６に液体（インク）を供給するための流体抵抗部７及び共通液室１０を形成している。各液室６は液室間隔壁９で仕切られている。   This ink jet head is of a side shooter type that discharges liquid droplets from nozzle holes provided in the surface portion of a substrate, and is an actuator substrate 1 that is a first substrate and a flow path substrate (liquid chamber substrate) that is a second substrate. 2) and the nozzle substrate 3 which is the third substrate are sequentially laminated, and the three substrates 1, 2, and 3 are joined together so that the nozzle 4 for ejecting droplets passes through the nozzle communication path 5. A fluid chamber (discharge chamber) 6 communicating with the fluid chamber 6, a fluid resistance portion 7 for supplying liquid (ink) to the fluid chamber 6, and a common liquid chamber 10 are formed. Each liquid chamber 6 is partitioned by a liquid chamber interval wall 9.

アクチュエータ基板１は、液室６の一部の壁面を形成する振動板領域（変形可能領域）１２Ａを形成する振動板１２と、この振動板１２の振動板領域１２Ａに犠牲層エッチングによって形成したギャップ（空隙）１３を介して対向する個別電極１４を備え、これらの振動板１２と個別電極１４によって各液室６に対応する圧力発生手段である静電型アクチュエータを構成している。   The actuator substrate 1 includes a diaphragm 12 that forms a diaphragm region (deformable region) 12A that forms a part of the wall surface of the liquid chamber 6, and a gap formed by sacrificial layer etching in the diaphragm region 12A of the diaphragm 12. An individual electrode 14 facing through a (gap) 13 is provided, and the diaphragm 12 and the individual electrode 14 constitute an electrostatic actuator that is a pressure generating means corresponding to each liquid chamber 6.

そして、このアクチュエータ基板１にはヘッドの背面側外部から共通液室１０に対して記録液であるインクを供給するための液体供給口１８を形成している。   The actuator substrate 1 is provided with a liquid supply port 18 for supplying ink, which is a recording liquid, to the common liquid chamber 10 from outside the back side of the head.

ここで、このアクチュエータ基板１は、結晶面方位（１１０）のシリコン基板２１上に絶縁膜２２を介して個別電極１４をパターニングし、この個別電極１４上に絶縁膜２５を形成し、更に、絶縁膜２５上に犠牲層エッチングで形成したギャップ（空隙）１３を介して、振動板１２を構成する絶縁膜２８、振動板電極（上部電極）２９、振動板保護用としての酸化膜３０を順次積層形成している。   Here, in this actuator substrate 1, the individual electrode 14 is patterned on the silicon substrate 21 having the crystal plane orientation (110) through the insulating film 22, the insulating film 25 is formed on the individual electrode 14, and further the insulation is performed. An insulating film 28, a diaphragm electrode (upper electrode) 29, and an oxide film 30 for protecting the diaphragm are sequentially stacked on the film 25 through a gap 13 formed by sacrificial layer etching. Forming.

振動板１２には犠牲層２７に通じる犠牲層除去孔３１を形成して、この犠牲層除去孔３１を介してギャップ（空隙）１３部分の犠牲層を除去する犠牲層エッチングを行なっている。この犠牲層エッチングでは各ギャップ１３間の隔壁部となる部分の犠牲層２７は絶縁膜２５で被覆してエッチングされないようにしている。また、振動板電極２９の犠牲層除去孔３１の壁面部分は酸化処理を行なって酸化膜２９ａとしている。   A sacrificial layer removal hole 31 communicating with the sacrificial layer 27 is formed in the vibration plate 12, and sacrificial layer etching is performed through the sacrificial layer removal hole 31 to remove the sacrificial layer in the gap (gap) 13 portion. In this sacrificial layer etching, a portion of the sacrificial layer 27 that becomes a partition between the gaps 13 is covered with an insulating film 25 so as not to be etched. The wall surface portion of the sacrificial layer removal hole 31 of the diaphragm electrode 29 is oxidized to form an oxide film 29a.

そして、アクチュエータ基板１の異なる部位の表面である振動板１２の表面及び液体供給口１８の壁面には繋ぎ目のない有機樹脂膜３４を一体形成している。この有機樹脂膜３４をＣＶＤ（真空化学蒸着法）などで形成することにより、振動板１２の表面及び液体供給口１８の壁面に繋ぎ目のないシームレスの有機樹脂膜３４を形成することができる。また、ここでは、この有機樹脂膜３４によって犠牲層除去孔３１を封止している。   A seamless organic resin film 34 is integrally formed on the surface of the diaphragm 12 which is the surface of a different part of the actuator substrate 1 and the wall surface of the liquid supply port 18. By forming the organic resin film 34 by CVD (vacuum chemical vapor deposition) or the like, it is possible to form a seamless organic resin film 34 on the surface of the diaphragm 12 and the wall surface of the liquid supply port 18. Here, the sacrificial layer removal hole 31 is sealed by the organic resin film 34.

なお、個別電極１４の表面に形成した絶縁膜２２は、振動板１２との電気的短絡を防止するとともに、ギャップ１３を形成するための犠牲層エッチング時に個別電極１４を保護するためのものであり、また、振動板１２側の絶縁膜２８も個別電極１４との電気的短絡を防止するとともに、ギャップ１３を形成するための犠牲層エッチング時に絶縁膜２８上に形成される振動板電極（上部電極）３２を形成する層を保護するためのものである。   The insulating film 22 formed on the surface of the individual electrode 14 is for preventing an electrical short circuit with the diaphragm 12 and protecting the individual electrode 14 during etching of the sacrificial layer for forming the gap 13. In addition, the insulating film 28 on the diaphragm 12 side also prevents an electrical short circuit with the individual electrode 14, and the diaphragm electrode (upper electrode) formed on the insulating film 28 during the sacrificial layer etching for forming the gap 13. ) To protect the layer forming 32.

また、振動板１２の変形可能な各振動板領域１２Ａには液室６の長手方向に沿って一定間隔で個別電極１４側に突出する突起部１９を形成している。この突起部１９はアクチュエータが駆動する際に振動板１２と個別電極１４間の接触面積を低減するための機能を有しており、その配置位置やサイズは振動板１２の剛性等を考慮して決定される。突起部１９は振動板１２に限らず、個別電極１４側に設けることもできる。   In addition, in each deformable diaphragm region 12A of the diaphragm 12, projections 19 that protrude toward the individual electrodes 14 at regular intervals along the longitudinal direction of the liquid chamber 6 are formed. The protrusion 19 has a function for reducing the contact area between the diaphragm 12 and the individual electrode 14 when the actuator is driven, and the arrangement position and size thereof take into account the rigidity of the diaphragm 12 and the like. It is determined. The protrusion 19 is not limited to the diaphragm 12 and can be provided on the individual electrode 14 side.

このアクチュエータ基板１の上に接合する流路基板２は、例えば、結晶面方位（１１０）のシリコン基板に、液室（吐出室）６と、各々の液室６に流体抵抗部７を介して連通する共通液室１０を設けている（実際に溝部又は凹部である）。   The flow path substrate 2 bonded onto the actuator substrate 1 is, for example, a silicon substrate having a crystal plane orientation (110), a liquid chamber (discharge chamber) 6, and each liquid chamber 6 via a fluid resistance portion 7. A common liquid chamber 10 that communicates is provided (actually a groove or a recess).

流路基板２の上に接合するノズル基板３は、例えば、厚さ５０μｍのニッケル基板を用い、ノズル連通路５を介して各液室に連通するノズル４をドライ又はウェットエッチングやレーザー加工など周知の方法で形成している。   As the nozzle substrate 3 to be bonded onto the flow path substrate 2, for example, a nickel substrate having a thickness of 50 μm is used, and the nozzle 4 communicating with each liquid chamber via the nozzle communication path 5 is known by dry or wet etching or laser processing. It is formed by the method.

このように構成した液滴吐出ヘッドにおいては、各液室６内に記録液（インク）が満たされた状態で、図示しない制御部からの画像データに基づいて、記録液の吐出を行いたいノズル４に対応する個別電極１４に対して、発振回路により４０Ｖのパルス電圧を印加する。この電圧を印加することにより個別電極１４の表面にプラス電荷が帯電し、個別電極１４と、振動板電極を含む振動板１２との間に静電力による吸引作用が働いて、振動板１２が下方へ撓む。これにより、液室６の容積が広げられることから、その容積分の記録液が共通液室１０より流体抵抗部７を介して液室６へ流入する。   In the droplet discharge head configured as described above, the nozzles that are desired to discharge the recording liquid based on the image data from the control unit (not shown) in a state where each liquid chamber 6 is filled with the recording liquid (ink). A pulse voltage of 40 V is applied to the individual electrode 14 corresponding to 4 by the oscillation circuit. By applying this voltage, a positive charge is charged on the surface of the individual electrode 14, and a suction action by an electrostatic force acts between the individual electrode 14 and the diaphragm 12 including the diaphragm electrode, so that the diaphragm 12 moves downward. Flex. As a result, the volume of the liquid chamber 6 is expanded, so that the recording liquid corresponding to the volume flows from the common liquid chamber 10 into the liquid chamber 6 via the fluid resistance portion 7.

その後、個別電極１４へのパルス電圧を０Ｖにする（印加を止める）ことにより、静電力により下方へ撓んだ振動板１２は自身の剛性により元の位置に戻る。これにより、液室６内の圧力が急激に上昇して、液室６に連通するノズル孔４より記録液の液滴Ｄが図３の矢印方向に吐出される。そして、この動作を繰り返してノズル４から液滴Ｄを連続的に吐出することにより、液滴吐出ヘッドに対向して配置した被記録媒体（用紙）Ｐに画像を形成する。   Thereafter, by setting the pulse voltage to the individual electrode 14 to 0 V (stopping application), the diaphragm 12 bent downward by the electrostatic force returns to the original position due to its own rigidity. As a result, the pressure in the liquid chamber 6 rises rapidly, and the recording liquid droplet D is ejected in the direction of the arrow in FIG. Then, by repeating this operation and continuously discharging droplets D from the nozzle 4, an image is formed on a recording medium (paper) P arranged opposite to the droplet discharge head.

ここで、静電型アクチュエータにおいて、個別電極１４と振動板１２との間に作用する静電力は、次に示す（１）式で与えられる。ここで、Ｆ：電極間に働く静電力、ε：誘電率、Ｓ：電極の対抗する面の面積、ｄ：電極間距離、Ｖ：印加電圧である。   Here, in the electrostatic actuator, the electrostatic force acting between the individual electrode 14 and the diaphragm 12 is given by the following equation (1). Here, F: electrostatic force acting between the electrodes, ε: dielectric constant, S: area of the opposing surface of the electrodes, d: distance between the electrodes, V: applied voltage.

つまり、静電力Ｆは、電極間距離ｄの２乗に反比例し、印加電圧Ｖの２乗に正比例していることが分かる。すなわち、静電型アクチュエータ、又はそれを搭載した液滴吐出ヘッドの駆動電圧の低電圧化を図るためには、個別電極１４と振動板１２との間隔（空隙の高さ：ギャップ長）を小さく形成することが重要となる。   That is, it can be seen that the electrostatic force F is inversely proportional to the square of the inter-electrode distance d and directly proportional to the square of the applied voltage V. That is, in order to reduce the drive voltage of the electrostatic actuator or the droplet discharge head equipped with the electrostatic actuator, the distance (gap height: gap length) between the individual electrode 14 and the diaphragm 12 is reduced. It is important to form.

そこで、上述したように、ギャップ１３を犠牲層エッチングで形成することにより、微小なギャップ間隔を精度良くバラツキなく安定して形成することができるので、各アクチュエータ間での動作特性のバラツキが少ない静電型アクチュエータを得ることができ、また、この静電型アクチュエータを液滴吐出ヘッドに適用することで、ノズル間での液滴吐出特性にバラツキが少なくなって、高品質画像を形成することができるようになる。   Therefore, as described above, by forming the gap 13 by sacrificial layer etching, a minute gap interval can be formed stably with high accuracy and without variation, so that there is little variation in operation characteristics between the actuators. Electrostatic actuators can be obtained, and by applying this electrostatic actuator to a droplet discharge head, variations in droplet discharge characteristics between nozzles can be reduced and high quality images can be formed. become able to.

そして、このインクジェットヘッドにおいては、アクチュエータ部材であるアクチュエータ基板１に外部から内部（共通液室１０）へ記録液を供給するための液体供給口１８を形成し、アクチュエータ基板１の異なる部位の表面である液室６の壁面を形成する領域である振動板１２の表面及び液体供給口１８の壁面には繋ぎ目のない有機樹脂膜３４を一体形成しているので、振動板１２の表面と液体供給口１８の壁面に個別的に有機樹脂膜を形成する場合に比べて、有機樹脂膜の繋ぎ不良などがなくなり、その結果、繋ぎ目での耐液性の低下を防止できて、安定した信頼性の高いヘッドを得ることができる。   In this ink jet head, a liquid supply port 18 for supplying a recording liquid from the outside to the inside (common liquid chamber 10) is formed in the actuator substrate 1 which is an actuator member, and the surface of different parts of the actuator substrate 1 is formed. Since the seamless organic resin film 34 is integrally formed on the surface of the diaphragm 12 and the wall surface of the liquid supply port 18 which are regions forming the wall surface of a certain liquid chamber 6, the surface of the diaphragm 12 and the liquid supply are provided. Compared to the case where the organic resin film is individually formed on the wall surface of the mouth 18, there is no connection failure of the organic resin film, and as a result, it is possible to prevent a decrease in liquid resistance at the joint, and stable reliability. High head can be obtained.

また、この静電型インクジェットヘッドのように、液室６の少なくとも一つ壁面を構成する振動板１２と、この振動板１２に犠牲層エッチングにより形成されたギャップ１３を介して対向する電極１４とを備える静電型アクチュエータを設けたアクチュエータ部材であるアクチュエータ基板１に、外部から内部（共通液室１０）へ液体を供給するための液体供給口１８を形成し、アクチュエータ基板１の振動板１２の表面及び液体供給口１８の壁面に繋ぎ目のない有機樹脂膜３４を一体形成しているので、振動板１２の表面と液体供給口１８の壁面に個別的に有機樹脂膜を形成する場合に比べて、有機樹脂膜の繋ぎ不良などがなくなり、その結果、繋ぎ目での耐液性の低下を防止できて、安定した信頼性の高いヘッドを得ることができる。   Further, like this electrostatic ink jet head, a diaphragm 12 constituting at least one wall surface of the liquid chamber 6, and an electrode 14 opposed to the diaphragm 12 via a gap 13 formed by sacrificial layer etching, A liquid supply port 18 for supplying a liquid from the outside to the inside (common liquid chamber 10) is formed in the actuator substrate 1 which is an actuator member provided with an electrostatic actuator provided with the vibration plate 12 of the actuator substrate 1 Since the seamless organic resin film 34 is integrally formed on the surface and the wall surface of the liquid supply port 18, the organic resin film 34 is individually formed on the surface of the diaphragm 12 and the wall surface of the liquid supply port 18. As a result, there is no connection failure of the organic resin film, and as a result, a drop in liquid resistance at the connection can be prevented, and a stable and highly reliable head can be obtained.

この場合、アクチュエータ部材の異なる部位の表面である液室の壁面を形成する領域又は振動板の表面及び液体供給口の壁面に繋ぎ目のない有機樹脂膜を形成することにより、最も液体（記録液）に晒される接液表面を確実に保護することができる。特に振動板のように薄い部材或いは電極となる部材、液体供給口のように複層構造の部材で形成される部分を確実に保護することができて、信頼性を高めることができる。   In this case, the most liquid (recording liquid) can be obtained by forming a seamless organic resin film on the surface of the liquid chamber, which is the surface of a different part of the actuator member, or on the surface of the diaphragm and the wall surface of the liquid supply port. ) Can be reliably protected on the wetted surface exposed to (). In particular, a thin member such as a diaphragm, a member serving as an electrode, or a portion formed of a multi-layered member such as a liquid supply port can be reliably protected, and reliability can be improved.

また、有機樹脂膜を１度の成膜によって形成することで、成膜工程を短縮できて低コスト化を図ることができる。   Further, by forming the organic resin film by a single film formation, the film formation process can be shortened and the cost can be reduced.

特に、有機樹脂膜３４として、ポリパラキシリレン又はその誘導体を用いることによって、インクによるヘッド構成部材の劣化を防ぐことができ、また、ポリパラキシリレンはあらゆる部分にコンフォーマルに成膜が可能であり、低コストで成膜が可能であるので、信頼性の高いヘッドを低コストで得ることができる。   In particular, by using polyparaxylylene or a derivative thereof as the organic resin film 34, it is possible to prevent the deterioration of the head constituent member due to the ink, and polyparaxylylene can be formed in any part in a conformal manner. Since film formation is possible at low cost, a highly reliable head can be obtained at low cost.

次に、このインクジェットヘッドの製造工程の一例について図５ないし図１０を参照して説明する。なお、図５ないし図７は図２のＡ−Ａ線に沿う断面に相当する断面説明図、図８ないし図１０は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面に相当する断面説明図である。   Next, an example of the manufacturing process of the ink jet head will be described with reference to FIGS. 5 to 7 are cross-sectional explanatory views corresponding to the cross section along the line AA in FIG. 2, and FIGS. 8 to 10 are cross-sectional explanatory views corresponding to the cross section along the line BB in FIG.

まず、図５（ａ）及び図８（ａ）に示すように、シリコン（Ｓｉ）基板２１の表面（ここでは両面）にウェット酸化法により厚さ１．０μｍの絶縁膜（熱酸化膜）２２を形成し、この絶縁膜２２上に個別電極１４を形成する電極形成層２４としてＰドープポリシリコンを厚さ０．４μｍに成膜する。   First, as shown in FIGS. 5A and 8A, an insulating film (thermal oxide film) 22 having a thickness of 1.0 μm is formed on the surface (here, both surfaces) of a silicon (Si) substrate 21 by wet oxidation. Then, P-doped polysilicon is formed to a thickness of 0.4 μm on the insulating film 22 as an electrode forming layer 24 for forming the individual electrodes 14.

そして、各図（ｂ）に示すように、ポリシリコン（電極形成層）２４に、リソエッチ法によって個別電極分離溝４０を形成して、個々の個別電極１４を形成する部分と電極とならない部分に分離及びパターニングする。なお、個別電極分離溝４０は、異物やパターン欠陥に起因するパターニング不良などによって生じるショートを確実に防止するためには、複数の溝で構成することが好ましい。   Then, as shown in each figure (b), the individual electrode separation groove 40 is formed in the polysilicon (electrode forming layer) 24 by the litho-etching method so that the individual electrode 14 is formed and the part that does not become the electrode. Isolate and pattern. The individual electrode separation groove 40 is preferably composed of a plurality of grooves in order to surely prevent a short circuit caused by a patterning defect caused by a foreign matter or a pattern defect.

そして、各図（ｃ）に示すように、ＨＴＯ（高温酸化膜）を厚さ０．２５μｍで堆積させて、個別電極１４上に絶縁膜２５を形成する。このとき、絶縁膜２５は個別電極１４をそれぞれ分離している個別電極分離溝４０を埋め込むように形成し、この工程を実施した後に絶縁膜２５の表面が平坦になるように個別電極分離溝４０の溝幅を設計する。   And as shown in each figure (c), HTO (high temperature oxide film) is deposited by thickness 0.25micrometer, and the insulating film 25 is formed on the individual electrode 14. As shown in FIG. At this time, the insulating film 25 is formed so as to fill the individual electrode separation grooves 40 that separate the individual electrodes 14, and after performing this process, the individual electrode separation grooves 40 are formed so that the surface of the insulating film 25 becomes flat. Design the groove width.

次に、図６（ａ）及び図９（ａ）に示すように、絶縁膜２５上に犠牲層２７としてポリシリコンをギャップ（空隙）１３の高さである０．５μｍの厚さに成膜する。そして、犠牲層２７の表面に振動板１２の突起部１９を形成するための溝（凹部）２７ａをリソエッチ法により形成する。凹部２７ａの深さが突起部１９の高さになるので、突起部１９を有効に機能させるためには溝２７ａの深さを０．０３μｍ以上にすることが好ましい。   Next, as shown in FIGS. 6A and 9A, polysilicon is formed as a sacrificial layer 27 on the insulating film 25 to a thickness of 0.5 μm which is the height of the gap 13. To do. Then, grooves (concave portions) 27a for forming the projections 19 of the vibration plate 12 are formed on the surface of the sacrificial layer 27 by lithoetching. Since the depth of the recess 27a becomes the height of the protrusion 19, it is preferable that the depth of the groove 27a is 0.03 μm or more in order for the protrusion 19 to function effectively.

そして、各図（ｂ）に示すように、犠牲層２７であるポリシリコン層にリソエッチ法によって犠牲層分離溝４１を形成して、ギャップ（空隙）１３となる部分４２と、隔壁部となる部分（犠牲層２７としてそのまま残る部分）４３とに分離及びパターニングする。その後、犠牲層２７上にＨＴＯを厚さ０．１μｍで堆積させて絶縁膜２８を形成する。   Then, as shown in each figure (b), a sacrificial layer separation groove 41 is formed in the polysilicon layer which is the sacrificial layer 27 by a litho-etching method, and a portion 42 which becomes a gap (air gap) 13 and a portion which becomes a partition wall portion Then, separation and patterning are performed. Thereafter, HTO is deposited to a thickness of 0.1 μm on the sacrificial layer 27 to form an insulating film 28.

このとき、犠牲層分離溝４１の溝幅は絶縁膜２８（あるいは、振動板電極３２などを含めて）埋め込まれる幅にしている。この場合、絶縁膜２８などの膜厚によるが、２．０μｍ以下の溝幅とすることが好ましく、具体的には、０．５μｍ程度が好ましい。また、分離溝４１を狭くすると、異物の混入やパターン欠陥に起因するパターニング不良により形成された電極がショートする可能性があるため、犠牲層分離溝４１も複数の分離溝で構成することが好ましい。   At this time, the groove width of the sacrificial layer separation groove 41 is set to a width for filling the insulating film 28 (or including the diaphragm electrode 32 and the like). In this case, although it depends on the film thickness of the insulating film 28 or the like, the groove width is preferably 2.0 μm or less, and specifically, about 0.5 μm is preferable. Further, if the separation groove 41 is narrowed, there is a possibility that an electrode formed due to a patterning defect due to the inclusion of foreign matter or a pattern defect may cause a short circuit. Therefore, the sacrificial layer separation groove 41 is also preferably constituted by a plurality of separation grooves. .

次に、各図（ｃ）に示すように、絶縁膜２８上に振動板電極（共通電極）２９となるＰドープポリシリコン層を厚さ０．２μｍで形成して、不要な部分はリソエッチで除去した後、振動板電極２９上に酸化膜３０を厚さ０．３μｍで成膜する。   Next, as shown in each figure (c), a P-doped polysilicon layer to be a diaphragm electrode (common electrode) 29 is formed with a thickness of 0.2 μm on the insulating film 28, and unnecessary portions are litho-etched. After the removal, an oxide film 30 is formed with a thickness of 0.3 μm on the diaphragm electrode 29.

なお、振動板や個別電極に別途突起部を設ける工法を採った場合には犠牲層や振動板面をＣＭＰ法により研磨することが必要となるのに対し、上記実施形態のように、振動板上に突起部を設けるために予め犠牲層上に突起部を形成するための溝（凹部）を形成することにより、工法が簡単になり、かつ、低コスト化を図ることが可能となる。この場合、犠牲層にアモルファスシリコンを用いることで、一層、表面粗さ（ラフネス）が改善され、電極間の耐圧をさらに向上させることができる。   In addition, when the method of providing the projections on the diaphragm and the individual electrodes is adopted, the sacrificial layer and the diaphragm surface must be polished by the CMP method, whereas the diaphragm as in the above embodiment. By forming grooves (recesses) for forming the protrusions on the sacrificial layer in advance in order to provide the protrusions on the top, the construction method can be simplified and the cost can be reduced. In this case, by using amorphous silicon for the sacrificial layer, the surface roughness (roughness) can be further improved and the withstand voltage between the electrodes can be further improved.

次に、図７（ａ）及び図１０（ａ）に示すように、後に隔壁部となる領域に犠牲層除去孔３１を形成するために、リソエッチ法により、実際の犠牲層除去孔３１よりもオーバーサイズしたパターンを形成し、酸化膜３０、振動板電極（ポリシリコン層）２９の順にエッチングを行なう。その後、酸化を行ない、犠牲層除去孔３１の壁面に露出した振動板電極２９を形成するポリシリコンの表面に酸化膜２９ａを形成する。   Next, as shown in FIGS. 7A and 10A, in order to form the sacrificial layer removal hole 31 in a region that will later become a partition wall portion, the lithoetch method is used to make the sacrificial layer removal hole 31 more than the actual sacrificial layer removal hole 31. An oversized pattern is formed, and the oxide film 30 and the diaphragm electrode (polysilicon layer) 29 are etched in this order. Thereafter, oxidation is performed, and an oxide film 29a is formed on the surface of the polysilicon on which the diaphragm electrode 29 exposed on the wall surface of the sacrificial layer removal hole 31 is formed.

さらに、リソエッチ法により犠牲層除去孔３１のパターニングを行ない、酸化膜２８を除去することにより犠牲層除去孔３１を形成する。次いで、ＳＦ_６を用いた等方性のドライエッチングによりギャップ１３となる部分の犠牲層４２を完全に除去することにより、ギャップ１３を形成する。このとき、ギャップ１３間の隔壁部となる部分４３は犠牲層２７がエッチングされないでそのまま残る。 Further, the sacrificial layer removal hole 31 is patterned by the lithoetch method, and the sacrificial layer removal hole 31 is formed by removing the oxide film 28. Next, the gap 13 is formed by completely removing the portion of the sacrificial layer 42 that becomes the gap 13 by isotropic dry etching using SF ₆ . At this time, the portion 43 serving as a partition between the gaps 13 remains without being etched.

ここでは、犠牲層エッチングをドライエッチで行なっているが、ＴＭＡＨ、ＫＯＨなどのアルカリエッチング液を用いたウェットエッチングやＸｅＦ₂ガスを用いた常圧ドライエッチングを用いても構わない。 Here, the sacrificial layer etching is performed by dry etching, but wet etching using an alkaline etching solution such as TMAH or KOH or atmospheric dry etching using XeF ₂ gas may be used.

このように、本実施形態では、犠牲層の周りを絶縁膜２８である酸化膜で囲んだ構造としているため、酸化膜に対して選択性の高い犠牲層エッチングで犠牲層を除去することができ、ギャップを精度よく形成することができる。   As described above, in this embodiment, since the sacrificial layer is surrounded by the oxide film that is the insulating film 28, the sacrificial layer can be removed by sacrificial layer etching having high selectivity with respect to the oxide film. The gap can be formed with high accuracy.

なお、犠牲層エッチングを行う際に、犠牲層除去孔３１から導入するエッチングガス（又は液）のコンダクタンスは犠牲層除去孔３１の開口径により決定されるため、これが小さいと犠牲層除去時にガス（又は液）供給律速でエッチング全体の速度が決定され、エッチング速度が遅くなるため、反応律速となるように犠牲層除去孔３１部のコンダクタンスを大きくすることが重要である。そこで、犠牲層除去孔３１の配置間隔はギャップ１３を形成する部分の犠牲層を均等にエッチングできるように、ギャップ１３の短辺長よりも小さいピッチに設計することが好ましい。   Note that when performing sacrificial layer etching, the conductance of the etching gas (or liquid) introduced from the sacrificial layer removal hole 31 is determined by the opening diameter of the sacrificial layer removal hole 31. Alternatively, the rate of the entire etching is determined by the supply rate-determining rate, and the etching rate becomes slower. Therefore, it is important to increase the conductance of the sacrificial layer removal hole 31 so as to be the rate-determining rate. Therefore, it is preferable to design the arrangement interval of the sacrificial layer removal holes 31 to a pitch smaller than the short side length of the gap 13 so that the sacrificial layer in the portion where the gap 13 is formed can be etched uniformly.

その後、各図（ｂ）に示すように、リソエッチ法及びＩＣＰエッチングにより、先に積層したシリコン基板２１、絶縁膜２２、２５、２８、酸化膜３０をアクチュエータ基板１の背面から表面まで貫通するようにエッチングして、液体供給口１８を形成する。ここでのエッチングは、Ｃ₄Ｆ₈及びＳＦ_６ガスを用いたボッシュプロセスによって垂直形状の貫通孔（液体供給口１８）を得ることができる。 Thereafter, as shown in each figure (b), the silicon substrate 21, the insulating films 22, 25, 28, and the oxide film 30 previously laminated are penetrated from the back surface to the surface of the actuator substrate 1 by lithoetching and ICP etching. The liquid supply port 18 is formed by etching. In this etching, a vertical through hole (liquid supply port 18) can be obtained by a Bosch process using C ₄ F ₈ and SF ₆ gas.

続いて、真空化学蒸着法（ＣＶＤ）によりポリパラキシリレンからなる有機樹脂膜３４をアクチュエータ基板１の振動板１２表面及び液体供給口１８壁面を含めて全表面に厚さ１μｍで繋ぎ目なく一体形成する。   Subsequently, the organic resin film 34 made of polyparaxylylene is seamlessly integrated with a thickness of 1 μm on the entire surface including the surface of the diaphragm 12 of the actuator substrate 1 and the wall surface of the liquid supply port 18 by vacuum chemical vapor deposition (CVD). Form.

ポリパラキシリレンは、振動板１２を形成する材料に比べて弾性率、内部応力が共に小さいため、振動板剛性に与える影響が小さく、その膜厚が５μｍ程度までであれば問題はないが、保護膜としての機能させるためには厚さ１μｍで十分である。   Since polyparaxylylene has both a smaller elastic modulus and internal stress than the material forming the diaphragm 12, the influence on the diaphragm rigidity is small, and there is no problem as long as the film thickness is about 5 μm. A thickness of 1 μm is sufficient for functioning as a protective film.

また、ポリパラキシリレンは表面反応により成膜されるため、平面及び垂直面（傾斜面を含む）を問わず均一に成膜することができる。これにより、液体供給口１８のような、垂直な貫通孔にも平面とほぼ同じ膜厚で成膜することができ、また、犠牲層除去孔３１のような小さな穴の中にも均等に成膜することができるため、犠牲層除去孔３１の大きさ（開口径）の半分以上の膜厚でポリパラキシリレンを成膜することにより、犠牲層除去孔３１を封止することができる。   In addition, since polyparaxylylene is formed by a surface reaction, it can be uniformly formed regardless of a flat surface or a vertical surface (including an inclined surface). As a result, a film can be formed in a vertical through hole such as the liquid supply port 18 with substantially the same film thickness as the flat surface, and can be formed evenly in a small hole such as the sacrificial layer removal hole 31. Since the film can be formed, the sacrificial layer removal hole 31 can be sealed by forming polyparaxylylene with a film thickness that is at least half the size (opening diameter) of the sacrifice layer removal hole 31.

その後、各図（ｃ）に示すように、電極配線取り出しパッド部２０を、例えばリソエッチ法により開口することによりアクチュエータ基板１が完成する。そして、このアクチュエータ基板１と、前述の流路基板２とを貼り合わせる。この流路基板２で犠牲層除去孔３１を塞ぐことによりギャップを完全に封止することもできる。最後に、ノズル板３を流路基板２表面に貼り合わせることにより、本発明に係る液滴吐出ヘッドが完成する。   Thereafter, as shown in each figure (c), the electrode substrate lead-out pad 20 is opened by, for example, a litho-etching method, whereby the actuator substrate 1 is completed. And this actuator substrate 1 and the above-mentioned flow-path substrate 2 are bonded together. The gap can also be completely sealed by closing the sacrificial layer removal hole 31 with the flow path substrate 2. Finally, the droplet ejection head according to the present invention is completed by bonding the nozzle plate 3 to the surface of the flow path substrate 2.

なお、本実施形態においては、犠牲層や各電極の形成材料としてポリシリコンを用いたが、材料はこれに限るものではなく、例えば、犠牲層の形成材料としては、シリコン酸化膜やレジスト、その他の高分子材料、或いはアルミなどの材料を用いることもできる。また、電極材料としては、金属とシリコンの化合物である化合物シリサイドや高融点金属を用いることができる。さらに、絶縁膜にＣＶＤ酸化膜、ポリシリコンとして低温ポリシリコンを用いた場合は、電極材料としてアルミなどの金属材料やＩＴＯ、ネサ膜（ＳｎＯ₂）などを用いることもできる。 In this embodiment, polysilicon is used as a material for forming the sacrificial layer and each electrode. However, the material is not limited to this, and examples of the material for forming the sacrificial layer include silicon oxide films, resists, and the like. It is also possible to use a polymer material such as aluminum or a material such as aluminum. Further, as the electrode material, a compound silicide which is a compound of metal and silicon, or a refractory metal can be used. Further, when a CVD oxide film is used as the insulating film and low-temperature polysilicon is used as the polysilicon, a metal material such as aluminum, ITO, a Nesa film (SnO ₂ ), or the like can be used as the electrode material.

このように、有機樹脂膜を水平面や垂直面及び複雑な形状の部位等の場所に関係なく均一に成膜できる工法を使用することにより、異なる部位の表面である振動板表面及び液体供給口の壁面に繋ぎ目のない有機樹脂膜を一体形成することができて、繋ぎ目不良による接液性の低下を防止でき、信頼性の高いヘッドができるとともに、また１回の成膜で必要な部位の全面を保護することができ、工期が短縮できて低コストのヘッドを製造することができる。   In this way, by using a construction method that can uniformly form an organic resin film regardless of the location such as a horizontal plane, vertical plane, and complex-shaped site, the surface of the diaphragm and the liquid supply port, which are the surfaces of different sites, can be used. A seamless organic resin film can be integrally formed on the wall, preventing deterioration of wettability due to poor joints, a highly reliable head, and a part required for a single film formation Thus, the entire construction can be protected, the construction period can be shortened, and a low-cost head can be manufactured.

次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第２実施形態について図１１ないし図１３をも参照して説明する。なお、図１１は同実施形態に係る液滴吐出ヘッドの犠牲層除去孔周辺の平面説明図、図１２は同ヘッドの説明に供する図１１のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図、図１３は同ヘッドの製造工程の説明に供する図１１のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図である。   Next, a second embodiment of the droplet discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 11 is an explanatory plan view of the periphery of the sacrificial layer removal hole of the liquid droplet ejection head according to the embodiment, FIG. 12 is an explanatory cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 11 for explaining the head, and FIG. It is sectional explanatory drawing which follows the CC line of FIG. 11 with which it uses for description of the manufacturing process of the head.

この第２実施形態では、犠牲層除去孔３１を振動板領域１２Ａに対向するギャップ１３となる部分から分離するための分離壁部５１を絶縁膜２８によって形成している。ただし、分離壁部５１がギャップ１３となる部分と犠牲層除去孔３１を完全に分離したのではギャップ部１３のエッチングができなくなるので、開口部５２を設けている。   In the second embodiment, the insulating wall 28 is used to form the separation wall 51 for separating the sacrificial layer removal hole 31 from the portion that becomes the gap 13 facing the diaphragm region 12A. However, the opening 52 is provided because the gap 13 cannot be etched if the separation wall 51 is completely separated from the sacrificial layer removal hole 31 where the gap 13 becomes the gap 13.

つまり、犠牲層２７をパターニングするときに、図１３に示すように、ギャップ１３となる部分４２と後に形成する犠牲層除去孔３１が臨む部分４７との間に分離溝４８を形成した後、絶縁膜２８を成膜することによって分離溝４８を絶縁膜２８で埋め込んで分離壁部５１を形成する。その後、振動板電極２９を形成して犠牲層除去孔３１より大きな開口径で開口させ、次いで、絶縁膜３０を振動板電極２９の開口壁面も覆うように形成する。そして、犠牲層除去孔３１を形成して犠牲層エッチングを行う。   That is, when patterning the sacrificial layer 27, as shown in FIG. 13, after forming the isolation groove 48 between the portion 42 that becomes the gap 13 and the portion 47 that the sacrificial layer removal hole 31 to be formed later faces, the insulating layer 48 is insulated. By forming the film 28, the separation groove 48 is filled with the insulating film 28 to form the separation wall 51. Thereafter, the diaphragm electrode 29 is formed and opened with a larger opening diameter than the sacrificial layer removal hole 31, and then the insulating film 30 is formed so as to cover the opening wall surface of the diaphragm electrode 29. Then, sacrificial layer removal holes 31 are formed and sacrificial layer etching is performed.

このとき、エッチングガスは開口部５２を通じることができるので、犠牲層除去孔３１が臨む部分４７及びギャップ１３となる部分４５が完全に除去されて、ギャップ１３及び空間５３が形成される。   At this time, since the etching gas can pass through the opening 52, the portion 47 that the sacrificial layer removal hole 31 faces and the portion 45 that becomes the gap 13 are completely removed, and the gap 13 and the space 53 are formed.

この状態で、前記実施形態の製造工程と同様に、真空化学蒸着法（ＣＶＤ）によりポリパラキシリレンからなる有機樹脂膜３４を形成する。このとき、図１２に示すように、分離壁部５１より犠牲層除去孔３１側の空間部５３の内壁面にも有機樹脂膜３４が形成されるが、ギャップ１３を形成する空間内（単に「ギャップ１３内」という。）には殆ど侵入しないので膜形成は行われず、犠牲層除去孔３１が有機樹脂膜３４で封止される。これにより、後工程でギャップ１３内に異物等が侵入することを防止できる。   In this state, an organic resin film 34 made of polyparaxylylene is formed by vacuum chemical vapor deposition (CVD), similarly to the manufacturing process of the embodiment. At this time, as shown in FIG. 12, the organic resin film 34 is also formed on the inner wall surface of the space 53 on the side of the sacrificial layer removal hole 31 from the separation wall 51, but in the space where the gap 13 is formed (simply “ Since it hardly penetrates into the gap 13 ”), no film is formed, and the sacrificial layer removal hole 31 is sealed with the organic resin film 34. Thereby, it can prevent that a foreign material etc. penetrate | invade into the gap 13 at a post process.

次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第３実施形態の異なる例について図１４ないし図１７をも参照して説明する。なお、図１４は同実施形態の一例に係る液滴吐出ヘッドの犠牲層除去孔周辺の平面説明図、図１５は図１４のＤ−Ｄ線に沿う断面説明図、図１６は同実施形態の他の例に係る液滴吐出ヘッドの犠牲層除去孔周辺の平面説明図、図１７は図１６のＥ−Ｅ線に沿う断面説明図である。   Next, a different example of the third embodiment of the droplet discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 14 is an explanatory plan view of the periphery of the sacrificial layer removal hole of the droplet discharge head according to an example of the embodiment, FIG. 15 is an explanatory sectional view taken along the line DD of FIG. 14, and FIG. FIG. 17 is an explanatory plan view of the periphery of a sacrifice layer removal hole of a droplet discharge head according to another example, and FIG.

この第３実施形態では、上記第２実施形態の分離壁部５１を設けない構造（図１４の例）とし、或いは分離壁部５１よりも短い分離壁部５４を形成して開口５５を広くした構造（図１６の例）としている。これによって、振動板１２の表面等に有機樹脂膜３４を成膜するときに、犠牲層除去孔３１からギャップ１３を形成する空間内にもポリパラキシリレンの活性分子が侵入して、ギャップ１３を形成する空間の壁面（単に「ギャップ１２内壁面」という。）にも有機樹脂膜３４が形成される。   In the third embodiment, the structure (in the example of FIG. 14) in which the separation wall portion 51 of the second embodiment is not provided, or the separation wall portion 54 shorter than the separation wall portion 51 is formed to widen the opening 55. It has a structure (example of FIG. 16). As a result, when the organic resin film 34 is formed on the surface of the vibration plate 12 or the like, active molecules of polyparaxylylene enter the space where the gap 13 is formed from the sacrificial layer removal hole 31, and the gap 13 The organic resin film 34 is also formed on the wall surface (simply referred to as “the inner wall surface of the gap 12”) of the space forming the.

この場合の成膜プロセスは、次のようにして行うことが好ましい。つまり、一般的に、ポリパラキシリレンの成膜プロセスにおいては、高温（約６００℃）に熱せられた活性分子（ジパラキシリレン）が常温に置かれたワーク表面に吸着され、活性分子の熱が奪われることによりワーク表面上に堆積（ポリマー化）していく。   The film forming process in this case is preferably performed as follows. That is, in general, in the polyparaxylylene film forming process, active molecules (diparaxylylene) heated to a high temperature (about 600 ° C.) are adsorbed on the work surface placed at room temperature, and the heat of the active molecules is taken away. As a result, it is deposited (polymerized) on the workpiece surface.

そこで、ワーク温度を調整することにより堆積効率をコントロールすることができる。具体的には、成膜時のワーク温度を約５０〜２５０℃となるように調整することでワーク表面に活性分子（ジパラキシリレン）が吸着しにくくなり、狭いギャップ１３内の奥にまで活性分子が入っていけるようになるので、その後、ワーク温度を−１０〜３０℃まで下げることにより、ギャップ１３内壁面に活性分子が堆積してポリパラキシリレン膜が成膜される。   Therefore, the deposition efficiency can be controlled by adjusting the workpiece temperature. Specifically, by adjusting the work temperature during film formation to be about 50 to 250 ° C., active molecules (diparaxylylene) are less likely to be adsorbed on the work surface, and the active molecules reach the back of the narrow gap 13. Then, the work temperature is lowered to −10 to 30 ° C., whereby active molecules are deposited on the inner wall surface of the gap 13 to form a polyparaxylylene film.

このように、成膜を行うときワーク温度を変化させることにより、活性化したジパラキシリレン分子を狭いギャップの奥まで侵入させることができて、ギャップ内に有機樹脂膜（ポリパラキシリレン膜）を成膜することができる。   In this way, by changing the work temperature during film formation, activated diparaxylylene molecules can penetrate into the back of a narrow gap, and an organic resin film (polyparaxylylene film) is formed in the gap. Can be membrane.

ここで、上述した温度を変化させて成膜を行なう工程を所望の膜厚になるまで複数回繰り返すことによって、ギャップ１３内壁面と振動板１２表面等を同じ膜厚で成膜することができる。このように、ギャップ内壁面に高い撥水性を有するポリパラキシリレン膜（有機樹脂膜）を形成することにより、ギャップ内に浸入した水蒸気などの水分により、液架橋、水素結合力及びファン・デル・ワールス力などによって振動板と電極が吸着することを低減できる。   Here, the inner wall surface of the gap 13 and the surface of the diaphragm 12 can be formed with the same film thickness by repeating the above-described process of changing the temperature to form a film several times until a desired film thickness is obtained. . Thus, by forming a polyparaxylylene film (organic resin film) having high water repellency on the inner wall surface of the gap, liquid crosslinking, hydrogen bonding force and van der V・ Adsorption of the diaphragm and electrode due to the Waals force can be reduced.

また、上述した温度を変化させて成膜を行なう工程を複数回繰り返した後、通常とおり温度を変化させない成膜を行なうことによって、振動板１２表面などには所要の膜厚で、ギャップ１３内壁面ではこれよりも薄い膜厚で有機樹脂膜３４を成膜することができる。このように、ギャップ内壁面の有機樹脂膜の膜厚を他の部分に必要な膜厚よりも薄く成膜することで、振動板と電極の吸着を低減しつつ、ヘッドの駆動電圧を下げることができる。   Further, after repeating the above-described process of forming a film by changing the temperature a plurality of times, the film is formed without changing the temperature as usual, so that the surface of the diaphragm 12 or the like has a required film thickness within the gap 13. On the wall surface, the organic resin film 34 can be formed with a thinner film thickness. In this way, the film thickness of the organic resin film on the inner wall surface of the gap is made thinner than that required for other parts, thereby reducing the drive voltage of the head while reducing the adsorption of the diaphragm and the electrode. Can do.

なお、上述した各実施形態のヘッドを製造する工程では、その大部分において半導体プロセスを用いることができ、歩留まり良く安定した液滴吐出ヘッドを低コストで製造することができる。   It should be noted that in the process of manufacturing the heads of the above-described embodiments, a semiconductor process can be used in most of them, and a stable droplet discharge head with a high yield can be manufactured at a low cost.

次に、本発明に係る液体カートリッジについて図１８を参照して説明する。
この液体カートリッジ一体型ヘッド１００は、ノズル孔１０１等を有する本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッド１０２と、このインクジェットヘッド１０２に対して記録液（インク）を供給するインクタンク（液体タンク）１０３とを一体化したものである。 Next, a liquid cartridge according to the present invention will be described with reference to FIG.
The liquid cartridge integrated head 100 includes an ink jet head 102 that is a droplet discharge head according to the present invention having nozzle holes 101 and the like, and an ink tank (liquid tank) that supplies recording liquid (ink) to the ink jet head 102. ) 103 is integrated.

このように、本発明に係る液滴吐出ヘッドに記録液（インク）を供給するインクタンク（液体タンク）を一体化することにより、滴吐出特性のバラツキが少なく、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを一体化した液体カートリッジ（インクタンク一体型ヘッド）を低コストで得ることができる。   As described above, by integrating the ink tank (liquid tank) for supplying the recording liquid (ink) to the liquid droplet ejection head according to the present invention, the liquid droplet ejection head is highly reliable with little variation in the liquid droplet ejection characteristics. Can be obtained at a low cost.

次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドを搭載した本発明に係る画像形成装置の一例について図１９及び図２０を参照して説明する。なお、図１９は同画像形成装置の斜視説明図、図２０は同画像形成装置の機構部の側面説明図である。   Next, an example of an image forming apparatus according to the present invention on which an ink jet head that is a droplet discharge head according to the present invention is mounted will be described with reference to FIGS. FIG. 19 is an explanatory perspective view of the image forming apparatus, and FIG. 20 is an explanatory side view of a mechanism portion of the image forming apparatus.

この画像形成装置は、記録装置本体１１１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した本発明に係る液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへ記録液を供給する液体カートリッジ等で構成される印字機構部１１２等を収納し、装置本体１１１の下方部には前方側から多数枚の用紙１１３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）１１４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙１１３を手差しで給紙するための手差しトレイ１１５を開倒することができ、給紙カセット１１４或いは手差しトレイ１１５から給送される用紙１１３を取り込み、印字機構部１１２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ１１６に排紙する。   The image forming apparatus includes a carriage that can move in the main scanning direction inside the recording apparatus main body 111, a recording head that includes the droplet discharge head according to the present invention mounted on the carriage, a liquid cartridge that supplies recording liquid to the recording head, and the like. A sheet feeding cassette (or a sheet feeding tray) 114 on which a large number of sheets 113 can be stacked from the front side is removably inserted in the lower part of the apparatus main body 111. The manual feed tray 115 for manually feeding the paper 113 can be opened, the paper 113 fed from the paper feed cassette 114 or the manual feed tray 115 is taken in, and the printing mechanism section After a required image is recorded by 112, it is discharged onto a discharge tray 116 mounted on the rear side.

印字機構部１１２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１２１と従ガイドロッド１２２とでキャリッジ１２３を主走査方向に摺動自在に保持し、このキャリッジ１２３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色の記録液の液滴（インク滴）を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド１２４を複数の液滴吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、液滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ１２３にはヘッド１２４に各色の記録液を供給するための各液体カートリッジ１２５を交換可能に装着している。なお、本発明に係る液体カートリッジを搭載する構成とすることもできる。   The printing mechanism 112 holds a carriage 123 slidably in the main scanning direction by a main guide rod 121 and a sub guide rod 122 which are guide members horizontally mounted on left and right side plates (not shown). (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk) recording liquid droplets (ink droplets) of the respective colors are ejected from a recording head 124 including a liquid droplet ejection head according to the present invention. The droplet discharge ports are arranged in a direction crossing the main scanning direction, and are mounted with the droplet discharge direction facing downward. Also, the liquid cartridges 125 for supplying the recording liquids of the respective colors to the head 124 are replaceably mounted on the carriage 123. In addition, it can also be set as the structure which mounts the liquid cartridge based on this invention.

液体カートリッジ１２５は上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出ヘッドへ記録液を供給する供給口を、内部には記録液が充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により液滴吐出ヘッドへ供給される記録液をわずかな負圧に維持している。   The liquid cartridge 125 has an air port that communicates with the atmosphere above, a supply port that supplies recording liquid to the droplet discharge head below, and a porous body filled with the recording liquid inside. The recording liquid supplied to the droplet discharge head is maintained at a slight negative pressure by the capillary force of the body.

また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド１２４を用いているが、各色の記録液滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。   Further, although the heads 124 of the respective colors are used here as the recording heads, a single head having nozzles for ejecting recording droplets of the respective colors may be used.

ここで、キャリッジ１２３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１２１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１２２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１２３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１２７で回転駆動される駆動プーリ１２８と従動プーリ１２９との間にタイミングベルト１３０を張装し、このタイミングベルト１３０をキャリッジ１２３に固定しており、主走査モータ１２７の正逆回転によりキャリッジ１２３が往復駆動される。   Here, the carriage 123 is slidably fitted to the main guide rod 121 on the rear side (downstream side in the paper conveyance direction), and is slidably mounted on the sub guide rod 122 on the front side (upstream side in the paper conveyance direction). is doing. In order to move and scan the carriage 123 in the main scanning direction, a timing belt 130 is stretched between a driving pulley 128 and a driven pulley 129 that are rotationally driven by a main scanning motor 127. The carriage 123 is reciprocally driven by forward and reverse rotations of the main scanning motor 127.

一方、給紙カセット１１４にセットした用紙１１３をヘッド１２４の下方側に搬送するために、給紙カセット１１４から用紙１１３を分離給装する給紙ローラ１３１及びフリクションパッド１３２と、用紙１１３を案内するガイド部材１３３と、給紙された用紙１１３を反転させて搬送する搬送ローラ１３４と、この搬送ローラ１３４の周面に押し付けられる搬送コロ１３５及び搬送ローラ１３４からの用紙１１３の送り出し角度を規定する先端コロ１３６とを設けている。搬送ローラ１３４は副走査モータ１３７によってギヤ列を介して回転駆動される。   On the other hand, in order to convey the sheet 113 set in the sheet cassette 114 to the lower side of the head 124, the sheet 113 is guided from the sheet feeding cassette 114 to the sheet feeding roller 131 and the friction pad 132. A guide member 133, a transport roller 134 that reverses and transports the fed paper 113, a transport roller 135 that is pressed against the peripheral surface of the transport roller 134, and a tip that defines the feed angle of the paper 113 from the transport roller 134 A roller 136 is provided. The transport roller 134 is rotationally driven by a sub-scanning motor 137 through a gear train.

そして、キャリッジ１２３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１３４から送り出された用紙１１３を記録ヘッド１２４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１３９を設けている。この印写受け部材１３９の用紙搬送方向下流側には、用紙１１３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１４１、拍車１４２を設け、さらに用紙１１３を排紙トレイ１１６に送り出す排紙ローラ１４３及び拍車１４４と、排紙経路を形成するガイド部材１４５，１４６とを配設している。   A printing receiving member 139 is provided as a paper guide member that guides the paper 113 fed from the transport roller 134 on the lower side of the recording head 124 corresponding to the movement range of the carriage 123 in the main scanning direction. On the downstream side of the printing receiving member 139 in the paper conveyance direction, a conveyance roller 141 and a spur 142 that are rotationally driven to send the paper 113 in the paper discharge direction are provided, and paper discharge that further feeds the paper 113 to the paper discharge tray 116. A roller 143 and a spur 144, and guide members 145 and 146 forming a paper discharge path are disposed.

記録時には、キャリッジ１２３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１２４を駆動することにより、停止している用紙１１３に記録液を吐出して１行分を記録し、用紙１１３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙１１３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙１１３を排紙する。   At the time of recording, the recording head 124 is driven according to the image signal while moving the carriage 123 to discharge the recording liquid onto the stopped sheet 113 to record one line, and after the sheet 113 is conveyed by a predetermined amount. Record the next line. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the sheet 113 reaches the recording area, the recording operation is terminated and the sheet 113 is discharged.

また、キャリッジ１２３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド１２４の吐出不良を回復するための回復装置１４７を配置している。回復装置１４７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ１２３は印字待機中にはこの回復装置１４７側に移動されてキャッピング手段でヘッド１２４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことにより記録液乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しない記録液を吐出することにより、全ての吐出口の記録液粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。   A recovery device 147 for recovering defective ejection of the head 124 is disposed at a position outside the recording area on the right end side in the movement direction of the carriage 123. The recovery device 147 includes a cap unit, a suction unit, and a cleaning unit. The carriage 123 is moved to the recovery device 147 side during printing standby, and the head 124 is capped by the capping unit, and the ejection port portion is kept in a wet state to prevent ejection failure due to recording liquid drying. Further, by ejecting a recording liquid not related to recording during recording or the like, the recording liquid viscosity of all the ejection ports is made constant and stable ejection performance is maintained.

吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド１２４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口から記録液とともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着した記録液やゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引された記録液は、本体下部に設置された図示しない廃液受け部に排出され、廃液受け部の液体吸収体に吸収保持される。   When ejection failure occurs, the ejection port (nozzle) of the head 124 is sealed with a capping unit, and bubbles and the like are sucked out together with the recording liquid from the ejection port with a suction unit through the tube. Dust and the like are removed by the cleaning means, and the ejection failure is recovered. The sucked recording liquid is discharged to a waste liquid receiving portion (not shown) installed at the lower part of the main body, and is absorbed and held by the liquid absorber of the waste liquid receiving portion.

このように、本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッド又は液体カートリッジを備えているので、高画質記録を行うことができる。   As described above, according to the image forming apparatus of the present invention, since the liquid droplet ejection head or the liquid cartridge according to the present invention is provided, high-quality recording can be performed.

次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドに用いた静電型アクチュエータを備えた他のマイクロデバイスへの応用例について説明する。
先ず、マイクロポンプへの応用例について図２１の要部断面説明図を参照して説明する。
このマイクロポンプは、前記実施形態のアクチュエータ基板１と同様な構成（ただし、ここでは、背面側からの液体供給口を設けていないが、背面側からの液体供給口を設ける構成とすることもできる。）アクチュエータ基板２０１と、流路基板２０２とを有し、流路基板２０２には流体が流れる流路２０３を形成している。アクチュエータ基板２０１は、流路２０３の壁面を形成する振動板２１２と、この振動板２１２の変形可能領域２１２Ａに犠牲層エッチングで形成した空隙２１３を介して対向する個別電極２１４とを備えている。 Next, an application example to another microdevice provided with the electrostatic actuator used in the droplet discharge head according to the present invention will be described.
First, an application example to a micropump will be described with reference to a cross-sectional explanatory diagram of the main part in FIG.
This micro pump has the same configuration as that of the actuator substrate 1 of the above embodiment (however, here, the liquid supply port from the back side is not provided, but the liquid supply port from the back side can also be provided). .) The actuator substrate 201 and the flow path substrate 202 are provided, and the flow path substrate 202 has a flow path 203 through which a fluid flows. The actuator substrate 201 includes a vibration plate 212 that forms the wall surface of the flow path 203, and an individual electrode 214 that faces the deformable region 212A of the vibration plate 212 via a gap 213 formed by sacrificial layer etching.

このアクチュエータ基板１の構成も前記各実施形態と同様であり、シリコン基板２２１上に絶縁膜２２２を形成し、この絶縁膜２２２上に個別電極２１４を形成して絶縁膜２２５で被覆し、この絶縁膜２２５上に犠牲層２２７を形成し、更に振動板２１２のうちの一部の膜を形成した後犠牲層エッチングを行なって空隙２１３を形成したものである。また、図示しないが、流路２０３の壁面を形成する振動板２１２の表面にはポリパラキシリレン膜などの有機樹脂膜２３４を成膜する。   The configuration of the actuator substrate 1 is the same as that of each of the above embodiments. An insulating film 222 is formed on the silicon substrate 221, an individual electrode 214 is formed on the insulating film 222, and the insulating film 225 is covered. A sacrificial layer 227 is formed on the film 225, a part of the diaphragm 212 is further formed, and then the sacrificial layer is etched to form a gap 213. Although not shown, an organic resin film 234 such as a polyparaxylylene film is formed on the surface of the diaphragm 212 that forms the wall surface of the flow path 203.

このマイクロポンプの動作原理を説明すると、前述した液滴吐出ヘッドの場合と同様に、個別電極２１４に対して選択的にパルス電位を与えることによって振動板２１２との間で静電力による吸引作用が生じるので、振動板２１２の変形可能領域２１２Ａが電極２１４側に変形する。ここで、振動板２１２の変形可能領域２１２Ａを図中右側から順次駆動することによって流路２０３内の流体は、矢印方向へ流れが生じ、流体の輸送が可能となる。   The operation principle of the micropump will be described. As in the case of the droplet discharge head described above, by selectively applying a pulse potential to the individual electrode 214, the suction action by the electrostatic force is performed between the diaphragm 212 and the diaphragm 212. As a result, the deformable region 212A of the diaphragm 212 is deformed to the electrode 214 side. Here, by sequentially driving the deformable region 212A of the diaphragm 212 from the right side in the figure, the fluid in the flow path 203 flows in the direction of the arrow, and the fluid can be transported.

このように、本発明に係る液滴吐出ヘッドに用いた静電型アクチュエータを備えることで、輸送液体に対する振動板の溶出などがなく、信頼性の高い、安定した液体輸送が可能な小型で低消費電力のマイクロポンプを得られる。なお、輸送効率を上げるために、変形可能領域間に１又は複数の弁、例えば逆止弁などを設けることもできる。   As described above, by including the electrostatic actuator used in the droplet discharge head according to the present invention, there is no elution of the vibration plate with respect to the transport liquid, and the small and low-cost that enables reliable and stable liquid transport. A micro pump with power consumption can be obtained. In order to increase transport efficiency, one or more valves, such as a check valve, may be provided between the deformable regions.

次に、光学デバイスの例について図２２の概略構成図を参照して説明する。
この光学デバイスは、表面が光を反射可能でかつ変形可能な振動板に相当するミラー３００を含む前記実施形態のアクチュエータ基板１と同様な（液体供給口はない。）アクチュエータ基板３０１を有している。 Next, an example of the optical device will be described with reference to the schematic configuration diagram of FIG.
This optical device has an actuator substrate 301 similar to the actuator substrate 1 of the above-described embodiment (no liquid supply port) including a mirror 300 whose surface can reflect light and can be deformed. Yes.

アクチュエータ基板３０１は、絶縁膜３２２を形成したベース基板３２１上に、変形可能なミラー３００（ヘッドの振動板に相当する。）と、このミラー３００の変形可能領域３００Ａに所定の空隙３１３を介して対向する電極３１４とを備えている。また、電極３１４上には絶縁膜３２５を形成し、空隙３１３は犠牲層３２７をエッチングして形成している。ミラー３００の表面は反射率を増加させるため誘電体多層膜や金属膜を形成するとともに、透明な有機樹脂膜３３４を形成している。   The actuator substrate 301 has a deformable mirror 300 (corresponding to a vibration plate of the head) on a base substrate 321 on which an insulating film 322 is formed, and a deformable region 300A of the mirror 300 via a predetermined gap 313. And an opposing electrode 314. Further, an insulating film 325 is formed over the electrode 314, and the gap 313 is formed by etching the sacrificial layer 327. On the surface of the mirror 300, a dielectric multilayer film and a metal film are formed to increase the reflectance, and a transparent organic resin film 334 is formed.

この光学デバイスの原理を説明すると、前述したアクチュエータ基板１の場合と同様に、電極３１４に対して選択的にパルス電位を与えることによって、電極３１４と対向するミラー３００の変形可能領域３００Ａ間で静電力による吸引作用が生じるので、ミラー３００の変形可能領域３００Ａが凹状に変形して凹面ミラーとなる。したがって、光源３３０からの光がレンズ３３１を介してミラー３００に照射された場合、ミラー３００を駆動しないときには、光は入射角と同じ角度で反射するが、ミラー３００を駆動した場合は駆動された変形可能領域３００Ａが凹面ミラーとなるので反射光は発散光となる。これにより光変調デバイスが実現できる。そして、表面に有機樹脂膜３３４を成膜することによってミラー面を保護することができる。   The principle of this optical device will be described. As in the case of the actuator substrate 1 described above, by selectively applying a pulse potential to the electrode 314, a static region is formed between the deformable region 300A of the mirror 300 facing the electrode 314. Since a suction action by electric power is generated, the deformable region 300A of the mirror 300 is deformed into a concave shape to form a concave mirror. Therefore, when the light from the light source 330 is applied to the mirror 300 via the lens 331, the light is reflected at the same angle as the incident angle when the mirror 300 is not driven, but is driven when the mirror 300 is driven. Since the deformable region 300A becomes a concave mirror, the reflected light becomes divergent light. Thereby, an optical modulation device can be realized. The mirror surface can be protected by forming an organic resin film 334 on the surface.

このように、静電型アクチュエータを備えることで、小型で低消費電力の光学デバイスを得ることができる。   As described above, by providing the electrostatic actuator, a small and low power consumption optical device can be obtained.

そこで、この光学デバイスを応用した例を図２３をも参照して説明する。この例は、上述した光学デバイスを２次元に配列し、各ミラー３００の変形可能領域３００Ａを独立して駆動するようにしたものである。なお、ここでは、４×４の配列を示しているが、これ以上配列することも可能である。   An example in which this optical device is applied will be described with reference to FIG. In this example, the optical devices described above are two-dimensionally arranged, and the deformable region 300A of each mirror 300 is driven independently. Although a 4 × 4 array is shown here, it is possible to arrange more than this.

したがって、前述した図２２と同様に、光源３３０からの光はレンズ３３１を介してミラー３００に照射され、ミラー３００を駆動していないところに入射した光は、投影用レンズ３３２へ入射する。一方、電極３１４に電圧を印加してミラー３００の変形可能領域Ａを変形させている部分は凹面ミラーとなるので光は発散し投影用レンズ７３２にほとんど入射しない。この投影用レンズ３３２に入射した光はスクリーン（図示しない）などに投影され、スクリーンに画像を表示することができる。   Therefore, similarly to FIG. 22 described above, the light from the light source 330 is irradiated to the mirror 300 via the lens 331, and the light incident on the portion where the mirror 300 is not driven enters the projection lens 332. On the other hand, the portion where the deformable area A of the mirror 300 is deformed by applying a voltage to the electrode 314 becomes a concave mirror, so that light diverges and hardly enters the projection lens 732. The light incident on the projection lens 332 is projected on a screen (not shown) or the like, and an image can be displayed on the screen.

なお、上記実施形態においては、液滴吐出ヘッドとしてインクジェットヘッドに適用した例で説明したが、インクジェットヘッド以外の液滴吐出ヘッドとして、例えば、液体レジストを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドなどの他の液滴吐出ヘッドにも適用できる。また、アクチュエータ部材は、マイクロポンプ、光学デバイス（光変調デバイス）のみならず、マイクロスイッチ（マイクロリレー）、マルチ光学レンズのアクチュエータ（光スイッチ）、マイクロ流量計、圧力センサなどにも適用することができる。   In the above-described embodiment, the example in which the ink jet head is applied as a liquid droplet ejection head has been described. However, as a liquid droplet ejection head other than the ink jet head, for example, a liquid droplet ejection head that ejects liquid resist as liquid droplets The present invention can also be applied to other droplet discharge heads such as a droplet discharge head that discharges the sample as droplets. The actuator member can be applied not only to micropumps and optical devices (light modulation devices), but also to microswitches (microrelays), multi-optical lens actuators (optical switches), microflowmeters, pressure sensors, etc. it can.

本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視説明図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of the droplet discharge head according to the first embodiment of the present invention. 図２は同ヘッドのアクチュエータ基板を透過状態で示す平面説明図である。FIG. 2 is an explanatory plan view showing the actuator substrate of the head in a transmissive state. 図２のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view taken along line AA in FIG. 2. 図２のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view taken along line AA in FIG. 2. 本発明に係る製造方法を適用した液滴吐出ヘッドの製造工程の説明に供する図２のＡ−Ａ線に沿う断面に相当する断面説明図である。FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view corresponding to a cross section taken along line AA in FIG. 図５に続く工程の説明に供する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a process following FIG. 5. 図６に続く工程の説明に供する説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a process following FIG. 6. 同じく同ヘッドの製造工程の説明に供する図２のＢ−Ｂ線に沿う断面に相当する断面説明図である。FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view corresponding to a cross section taken along line BB in FIG. 2 for explaining the head manufacturing process. 図８に続く工程の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of the process following FIG. 図９に続く工程の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of the process following FIG. 本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドの犠牲層除去孔形成部周辺の要部平面説明図である。It is principal part plane explanatory drawing of the sacrificial layer removal hole formation part periphery of the droplet discharge head which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図１１のＣ−Ｃ線に沿う断面に相当する断面説明図である。FIG. 12 is an explanatory cross-sectional view corresponding to a cross section taken along line CC in FIG. 11. 同ヘッドの製造工程の説明に供する図１１のＣ−Ｃ線に沿う断面に相当する断面説明図である。FIG. 12 is an explanatory cross-sectional view corresponding to a cross section taken along line CC of FIG. 11 for explaining the manufacturing process of the head. 本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドの一例の犠牲層除去孔形成部周辺の要部平面説明図である。It is principal part plane explanatory drawing of the sacrificial layer removal hole formation part periphery of an example of the droplet discharge head which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図１４のＤ−Ｄ線に沿う断面説明図である。It is sectional explanatory drawing which follows the DD line | wire of FIG. 本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドの他の例の犠牲層除去孔形成部周辺の要部平面説明図である。It is principal part plane explanatory drawing of the sacrifice layer removal hole formation part periphery of the other example of the droplet discharge head which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図１６のＥ−Ｅ線に沿う断面説明図である。It is sectional explanatory drawing which follows the EE line | wire of FIG. 本発明に係る液体カートリッジの説明に供する斜視説明図である。FIG. 6 is a perspective explanatory view for explaining a liquid cartridge according to the present invention. 本発明に係る画像形成装置の一例を説明する斜視説明図である。1 is a perspective explanatory view illustrating an example of an image forming apparatus according to the present invention. 同画像形成装置の機構部の説明図である。It is explanatory drawing of the mechanism part of the image forming apparatus. マイクロポンプへの応用例の説明に供する模式的断面説明図である。It is typical sectional explanatory drawing with which it uses for description of the example applied to a micropump. 光学デバイスへの応用例の説明に供する模式的断面説明図である。It is typical sectional explanatory drawing with which it uses for description of the example applied to an optical device. 同光学デバイスの応用例の説明に供する模式的斜視説明図である。It is typical perspective explanatory drawing with which it uses for description of the application example of the same optical device.

符号の説明Explanation of symbols

１…アクチュエータ基板
２…流路基板
３…ノズル基板
４…ノズル孔
５…ノズル連通路
６…液室（吐出室）
７…流体抵抗部
９…液室間隔壁
１０…共通液室
１２…振動板
１２Ａ…振動板領域
１３…空隙
１４…個別電極
１８…液体供給口
２２…絶縁膜
２５…絶縁膜
２７…犠牲層
２８…絶縁膜
２９…振動板電極
３０…酸化膜
３１…犠牲層除去孔
３４…有機樹脂膜（ポリパラキシリレン膜）
１００…液体カートリッジ
１１１…画像形成装置
１２４…記録ヘッド DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Actuator board | substrate 2 ... Flow path board | substrate 3 ... Nozzle board | substrate 4 ... Nozzle hole 5 ... Nozzle communication path 6 ... Liquid chamber (discharge chamber)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 7 ... Fluid resistance part 9 ... Liquid chamber space | interval wall 10 ... Common liquid chamber 12 ... Vibration plate 12A ... Vibration plate area | region 13 ... Air gap 14 ... Individual electrode 18 ... Liquid supply port 22 ... Insulating film 25 ... Insulating film 27 ... Sacrificial layer 28 Insulating film 29 ... Diaphragm electrode 30 ... Oxide film 31 ... Sacrificial layer removal hole 34 ... Organic resin film (polyparaxylylene film)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Liquid cartridge 111 ... Image forming apparatus 124 ... Recording head

Claims (11)

液滴を吐出するノズルが連通する液室の壁面を形成するとともに、前記液室内の液体を加圧する圧力を発生する圧力発生手段を含むアクチュエータ部材に、外部から内部へ液体を供給するための液体供給口を形成した液滴吐出ヘッドにおいて、前記アクチュエータ部材の異なる部位の表面に繋ぎ目のない有機樹脂膜が一体に形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。   A liquid for supplying liquid from the outside to the inside of an actuator member that forms a wall surface of a liquid chamber that communicates with a nozzle that discharges liquid droplets and that generates pressure to pressurize the liquid in the liquid chamber A droplet discharge head having a supply port, wherein a seamless organic resin film is integrally formed on surfaces of different parts of the actuator member. 請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記繋ぎ目のない有機樹脂膜が前記液室の壁面を形成する領域及び前記液体供給口の壁面に形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。   2. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the seamless organic resin film is formed on a region forming a wall surface of the liquid chamber and a wall surface of the liquid supply port. head. 液滴を吐出するノズルが連通する液室の壁面を形成するとともに、前記液室の少なくとも一つ壁面を構成する振動板、及び、この振動板に犠牲層エッチングにより形成されたギャップを介して対向する電極を含み、前記振動板を静電力で変形させて前記液室内の液体を加圧する圧力を発生する静電型アクチュエータを設けたアクチュエータ部材に、外部から内部へ液体を供給するための液体供給口を形成した液滴吐出ヘッドにおいて、前記アクチュエータ部材の異なる部位の表面に繋ぎ目のない有機樹脂膜が一体に形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。   Forms a wall surface of a liquid chamber that communicates with a nozzle that discharges droplets, and faces a diaphragm that forms at least one wall surface of the liquid chamber via a gap formed by sacrificial layer etching. A liquid supply for supplying liquid from the outside to the inside of an actuator member including an electrode that includes an electrostatic actuator that deforms the diaphragm with an electrostatic force to generate pressure to pressurize the liquid in the liquid chamber A droplet discharge head having a mouth, wherein a seamless organic resin film is integrally formed on the surface of a different part of the actuator member. 請求項３に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記繋ぎ目のない有機樹脂膜が前記振動板の表面及び前記液体供給口の壁面に形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。   4. The droplet discharge head according to claim 3, wherein the seamless organic resin film is formed on a surface of the diaphragm and a wall surface of the liquid supply port. 請求項３又は４に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記犠牲層エッチングを行う際に用いる犠牲層除去孔は、前記有機樹脂膜により封止されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。   5. The liquid droplet ejection head according to claim 3, wherein a sacrificial layer removal hole used when performing the sacrificial layer etching is sealed with the organic resin film. 6. 請求項３ないし５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記有機樹脂膜は撥水性を有し、かつ、前記ギャップを形成する空間の壁面に前記有機樹脂膜が形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。   6. The liquid droplet ejection head according to claim 3, wherein the organic resin film has water repellency, and the organic resin film is formed on a wall surface of a space forming the gap. A droplet discharge head that is characterized. 請求項６に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ギャップを形成する空間の壁面に形成した有機樹脂膜の膜厚は、他の部分に形成した前記有機樹脂膜の膜厚よりも薄いことを特徴とする液滴吐出ヘッド。   7. The liquid droplet ejection head according to claim 6, wherein the thickness of the organic resin film formed on the wall surface of the space forming the gap is smaller than the thickness of the organic resin film formed in other portions. A droplet discharge head. 請求項１ないし７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記有機樹脂膜を形成する有機樹脂はポリパラキシリレン又はその誘導体であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。   8. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the organic resin forming the organic resin film is polyparaxylylene or a derivative thereof. 請求項７に記載の液滴吐出ヘッドを製造する製造方法において、前記有機樹脂膜の形成を行うとき温度を変化させることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。   8. The manufacturing method of a droplet discharge head according to claim 7, wherein the temperature is changed when the organic resin film is formed. 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドに記録液を供給するインクタンクを一体化した液体カートリッジにおいて、前記液滴吐出ヘッドが請求項１ないし７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液体カートリッジ。   The liquid droplet discharge head according to claim 1, wherein the liquid droplet discharge head discharges a liquid droplet and an ink tank that supplies a recording liquid to the liquid droplet discharge head. A liquid cartridge, which is a discharge head. 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置において、前記液滴吐出ヘッドが請求項１ないし８のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド又は請求項１０に記載の液体カートリッジの液滴吐出ヘッドであることを特徴とする画像形成装置。
11. An image forming apparatus equipped with a droplet discharge head for discharging droplets, wherein the droplet discharge head is a droplet discharge head according to any one of claims 1 to 8 or a droplet of a liquid cartridge according to claim 10. An image forming apparatus which is an ejection head.

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