JP2002036543A

JP2002036543A - インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP2002036543A
Application number: JP2000220578A
Authority: JP
Inventors: Masamune Kusunoki; 雅統楠; Mikio Ohashi; 幹夫大橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2002-02-05

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は振動板と第１の電極間の残留電荷によ
る振動板の相対変位量の低下を防止してインク吐出量を
一定にし、印字品質を向上させるインクジェット記録ヘ
ッド及びインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供す
る。【解決手段】インクジェット記録ヘッド１は、第１の電
極１６と振動板５との間に生じる静電気力で振動板５を
変形させて、インク液室９内のインクをノズル孔１０か
ら吐出させるが、振動板５と第１の電極１６との間に、
振動板５と同電位の第２の電極１８を配設し、第２の電
極１８に、第１の電極１６を振動板５に直接対面させる
開口部１８ａを形成している。従って、振動板５を第１
の電極１６の静電気力で第２の電極１８に近接するまで
引きつけて振動板５と第１の電極１６との対向間隔を一
義的に決定できるとともに、振動板５と同電位の第２の
電極１８で振動板５と第１の電極１６間の残留電荷によ
る振動板５の相対変位量の低下を防止し、インク吐出量
を一定にして印字品質を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録ヘッド及びインクジェット記録ヘッドの製造方法に関
し、詳細には、インク吐出タイミングにのみ、静電引力
を利用して振動板を変位させて、当該振動板上の加圧液
室（インク流路）を圧縮してインク滴を吐出するインク
・オン・デマンド方式のインクジェット記録ヘッド及び
インクジェット記録ヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電引力を利用してインク滴を吐出する
インクジェット記録ヘッドは、加圧液室の底面に振動板
が配設されており、振動板との間に絶縁板を挟んで電極
板が配設されている。加圧液室の振動板と対向する面に
ノズルが形成されており、振動板と電極との間に電圧が
印加されることで、振動板が変形して、インクをノズル
から吐出させる。そして、従来のインクジェット記録ヘ
ッドは、記録の必要なときにのみ、電極板に静電気を印
加して、加圧液室内の圧力を加圧し、当該加圧液室に連
通するノズルからインク滴を吐出させる、いわゆるイン
クオンデマンド型のインクジェット記録ヘッドが普及し
ている。

【０００３】このようなインクジェット記録ヘッドとし
ては、従来、ノズルと、該ノズルに連通するインク流路
と、該流路の一部に設けられた振動板と、該振動板に対
向して設けられた電極とを有し、前記振動板と前記電極
間に電気パルスを印加し、前記振動板を静電気力により
変形させ、前記ノズルからインク液滴を記録紙に向け吐
出し印刷を行うインクジェットヘッドにおいて、前記振
動板は電極に対向する面に絶縁膜が形成された半導体か
らなり、前記電極は酸化物導電体からなることを特徴と
するインクジェットヘッドが提案されている（特開平７
−２１４７６９号公報参照）。

【０００４】そして、この公報では、前記振動板の電極
に対向する面に形成された絶縁膜として、酸化膜、窒化
膜等を用いることが提案されている。

【０００５】このインクジェットヘッドでは、振動板
が、電極に対向する面に酸化膜または窒化膜等の絶縁膜
の形成された半導体で形成されているため、振動板が絶
縁体を介して電極に接するため、短絡によってヘッドが
破壊されることを防止するとともに、振動板を電極に接
するまで引きつけることができ、各ノズルから吐出され
る１回当たりのインク吐出量を、振動板と電極との対向
間隔により一義的に決定して、各ノズルの吐出量を一定
にし、安定した印字品質を確保しようとしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな公報記載のインクジェット記録ヘッドにあっては、
振動板が電極に対向する面に酸化膜または窒化膜等の絶
縁膜の形成された半導体で形成され、振動板が当該絶縁
体を介して電極に接するようになっているため、パルス
駆動動作時に電極から振動板上の酸化膜表面や膜中に電
子が注入され、注入された電子が残留電荷として作用
し、この残留電荷が作り出す電界によって振動板と電極
との相対変位量を低下させる。この相対変位量の低下
は、インク液滴の吐出量やインクスピードの低下等の吐
出不良の原因となり、例えば、印字濃度や画素ずれ等の
印刷品質の不良や画素抜け等の信頼性の低下を発生させ
るという問題があった。

【０００７】そこで、請求項１記載の発明は、第１の電
極と振動板との間に生じる静電気力で変形してインク流
路内に圧力変化を生じさせてインク流路内のインクを当
該インク流路に連通するノズルから吐出させる振動板と
第１の電極との間に、振動板と同電位の第２の電極を配
設し、当該第２の電極に、第１の電極を振動板に直接対
面させる開口部を形成することにより、振動板を第１の
電極の静電気力で第２の電極に近接するまで引きつけ
て、振動板と第１の電極との対向間隔を一義的に決定で
きるようにするとともに、振動板と同電位の第２の電極
で振動板と第１の電極間に残留電荷による相対変位量の
低下が発生することを防止し、連続パルスで駆動させた
場合にも、長期的に各ノズルから吐出される１回当たり
のインク吐出量を一定にして、印字品質を向上させると
ともに、画素抜け等の発生を防止して、信頼性を向上さ
せることのできるインクジェット記録ヘッドを提供する
ことを目的としている。

【０００８】請求項２記載の発明は、第２の電極を、第
１の電極の形成されている絶縁膜を貫通して当該絶縁膜
の形成されている第１の基板に接続し、当該第１の基板
を振動板に接続させて、当該振動板と同電位とすること
により、第２の電極を振動板と同電位とするための端子
を、第１の基板側、すなわち、インクジェット記録ヘッ
ドの基板の裏面側に形成可能とし、画像品質及び信頼性
を向上させるとともに、簡単かつ容易に実装面積を縮小
させて、小型で、高密度なインクジェット記録ヘッドを
提供することを目的としている。

【０００９】請求項３記載の発明は、第１の電極を、エ
ッチングレートの異なる複数の導電性膜が積層された積
層膜で形成することにより、例えば、シリコンの振動板
と第１の電極基板とを直接接合する場合にも、第１の電
極基板側の接合表面の凹凸を最小限にすることができ、
画像品質及び信頼性を向上させるとともに、小型で、高
密度なインクジェット記録ヘッドを提供することを目的
としている。

【００１０】請求項４記載の発明は、第２の電極を、高
濃度の不純物を含んだポリシリコン膜で形成することに
より、第２の電極の電位を振動板と同電位とするための
電極端子をインクジェット記録ヘッドの基板の裏面、す
なわち、第１の基板側から取る場合に、第１の基板とし
てシリコン基板を用いていると、この第１の基板との接
触抵抗を小さくすることができ、画像品質及び信頼性を
向上させるとともに、簡単かつ容易に実装面積を縮小さ
せて、小型で、高密度なインクジェット記録ヘッドを提
供することを目的としている。

【００１１】請求項５記載の発明は、第１の電極を、高
融点金属膜で形成することにより、例えば、振動板とし
てシリコン基板を用いた場合に、当該プロセス温度が高
温であるシリコンの振動板と第１の電極基板とを直接接
合する場合にも、第１の電極の特性が変化することを防
止することができ、画像品質及び信頼性を向上させると
ともに、小型で、高密度なインクジェット記録ヘッドを
提供することを目的としている。

【００１２】請求項６記載の発明は、第１の電極を、高
濃度の不純物を含んだポリシリコン膜で形成することに
より、例えば、例えば、振動板としてシリコン基板を用
いた場合に、当該プロセス温度が高温であるシリコンの
振動板と第１の電極基板とを直接接合する場合にも、第
１の電極の特性が変化することを防止することができ、
画像品質及び信頼性を向上させるとともに、小型で、高
密度なインクジェット記録ヘッドを提供することを目的
としている。

【００１３】請求項７記載の発明は、第２の電極と振動
板との距離を、開口部の形成されている領域における第
１の電極と振動板との距離の３分の１よりも大きく設定
することにより、残留電荷の蓄積がない状態で振動板を
第１の電極に接しないまでもできるだけ引きつけて、振
動板と第１の電極との対向間隔をより確実に一義的に決
定し、連続パルスで駆動させた場合にも、ビット間バラ
ツキをより一層低減させて、印字品質を向上させるとと
もに、画素抜け等の発生を防止して、信頼性を向上させ
ることのできるインクジェット記録ヘッドを提供するこ
とを目的としている。

【００１４】請求項８記載の発明は、第１の電極と振動
板との間に生じる静電気力で変形してインク流路内に圧
力変化を生じさせてインク流路内のインクを当該インク
流路に連通するノズルから吐出させる振動板と第１の電
極との間に、振動板と同電位の第２の電極を配設し、当
該第２の電極に、第１の電極を振動板に直接対面させる
開口部を形成するに際して、第１の電極を、エッチング
レートの異なる複数の導電性膜を積層する工程処理で形
成し、第２の電極を、第１の電極を覆う絶縁体層を形成
する工程処理を経た後、当該絶縁体層上に第１の電極と
同じ導電性膜を積層する工程処理で形成することによ
り、振動板を第１の電極の静電気力で第２の電極に近接
するまで引きつけて、振動板と第１の電極との対向間隔
を一義的に決定できるようにするとともに、振動板と同
電位の第２の電極で振動板と第１の電極間に残留電荷に
よる相対変位量の低下が発生することを防止し、連続パ
ルスで駆動させた場合にも、長期的に各ノズルから吐出
される１回当たりのインク吐出量を一定にして、印字品
質を向上させることができるとともに、画素抜け等の発
生を防止して、信頼性を向上させることのできるインク
ジェット記録ヘッドを容易に製造することのできるイン
クジェット記録ヘッドの製造方法を提供することを目的
としている。

【００１５】請求項９記載の発明は、第１の電極を、第
１の基板表面に絶縁膜を形成して、当該絶縁膜に凹部を
形成する工程処理を経た後、エッチングレートの異なる
複数の導電性膜を積層する工程処理で形成し、第２の電
極を、第１の電極を覆う状態で絶縁体層を形成するとと
もに凹部の第１の電極以外の領域の絶縁膜をエッチング
して第１の基板を露出させる工程処理を行った後、当該
露出した第１の基板上に少なくとも第１の電極を構成す
る導電性膜と同じ導電性膜を形成する工程処理を行って
形成することにより、第２の電極を振動板と同電位とす
るための端子を、第１の基板側、すなわち、インクジェ
ット記録ヘッドの基板の裏面側に形成可能とし、画像品
質及び信頼性を向上させることができるとともに、実装
面積を縮小させて、小型で、高密度なインクジェット記
録ヘッドを簡単かつ容易に製造することのできるインク
ジェット記録ヘッドの製造方法を提供することを目的と
している。

【００１６】請求項１０記載の発明は、第１の基板を、
所定の導電性の不純物を含んだシリコン基板とし、凹部
の第１の電極以外の領域の絶縁膜をエッチングして、第
１の基板を露出させる工程処理を経た後、当該第１の基
板と同じ導電型の不純物イオンを注入する工程処理を行
うことにより、第２の電極とシリコン基板である第１の
基板との接触抵抗をさらに低減し、高速動作が可能なイ
ンクジェット記録ヘッドを製造することのできるインク
ジェット記録ヘッドの製造方法を提供することを目的と
している。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明のイ
ンクジェット記録ヘッドは、第１の基板上に絶縁膜が形
成され、当該絶縁膜に列状に形成された複数の凹部内に
複数の第１の電極が形成され、前記第１の電極上にそれ
ぞれ振動板が位置する状態で前記絶縁膜上に振動板部材
が配設され、前記振動板部材上に第２の基板が配設され
て、当該第２の基板と前記複数の振動板との間にそれぞ
れインク流路が形成されるとともに当該各インク流路に
連通するノズルが形成され、前記第１の電極と前記振動
板との間に生じる静電気力で前記振動板を変形させて前
記インク流路内に圧力変化を生じさせ、当該インク流路
内の圧力変化で当該インク流路内のインクを前記ノズル
からインク滴として吐出させるインクジェット記録ヘッ
ドであって、前記振動板と前記第１の電極との間に、前
記振動板と同電位の第２の電極が配設されており、当該
第２の電極に、前記第１の電極を前記振動板に直接対面
させる開口部が形成されていることにより、上記目的を
達成している。

【００１８】上記構成によれば、第１の電極と振動板と
の間に生じる静電気力で変形してインク流路内に圧力変
化を生じさせてインク流路内のインクを当該インク流路
に連通するノズルから吐出させる振動板と第１の電極と
の間に、振動板と同電位の第２の電極を配設し、当該第
２の電極に、第１の電極を振動板に直接対面させる開口
部を形成しているので、振動板を第１の電極の静電気力
で第２の電極に近接するまで引きつけて、振動板と第１
の電極との対向間隔を一義的に決定できるようにするこ
とができるとともに、振動板と同電位の第２の電極で振
動板と第１の電極間に残留電荷による相対変位量の低下
が発生することを防止することができ、連続パルスで駆
動させた場合にも、長期的に各ノズルから吐出される１
回当たりのインク吐出量を一定にして、印字品質を向上
させることができるとともに、画素抜け等の発生を防止
して、信頼性を向上させることができる。

【００１９】この場合、例えば、請求項２に記載するよ
うに、前記第２の電極は、前記絶縁膜を貫通して前記第
１の基板に接続され、当該第１の基板が前記振動板に接
続されて、当該振動板と同電位とされていてもよい。

【００２０】上記構成によれば、第２の電極を、第１の
電極の形成されている絶縁膜を貫通して当該絶縁膜の形
成されている第１の基板に接続し、当該第１の基板を振
動板に接続させて、当該振動板と同電位としているの
で、第２の電極を振動板と同電位とするための端子を、
第１の基板側、すなわち、インクジェット記録ヘッドの
基板の裏面側に形成可能とすることができ、画像品質及
び信頼性を向上させることができるとともに、簡単かつ
容易に実装面積を縮小させて、インクジェット記録ヘッ
ドを小型で、高密度なものとすることができる。

【００２１】また、例えば、請求項３に記載するよう
に、前記第１の電極は、エッチングレートの異なる複数
の導電性膜が積層された積層膜で形成されていてもよ
い。

【００２２】上記構成によれば、第１の電極を、エッチ
ングレートの異なる複数の導電性膜が積層された積層膜
で形成しているので、例えば、シリコンの振動板と第１
の電極基板とを直接接合する場合にも、第１の電極基板
側の接合表面の凹凸を最小限にすることができ、画像品
質及び信頼性を向上させることができるとともに、イン
クジェット記録ヘッドを小型で、高密度なものとするこ
とができる。

【００２３】さらに、例えば、請求項４に記載するよう
に、前記第２の電極は、高濃度の不純物を含んだポリシ
リコン膜で形成されていてもよい。

【００２４】上記構成によれば、第２の電極を、高濃度
の不純物を含んだポリシリコン膜で形成しているので、
第２の電極の電位を振動板と同電位とするための電極端
子をインクジェット記録ヘッドの基板の裏面、すなわ
ち、第１の基板側から取る場合に、第１の基板としてシ
リコン基板を用いていると、この第１の基板との接触抵
抗を小さくすることができ、画像品質及び信頼性を向上
させることができるとともに、簡単かつ容易に実装面積
を縮小させて、インクジェット記録ヘッドを小型で、高
密度なものとすることができる。

【００２５】また、例えば、請求項５に記載するよう
に、前記第１の電極は、高融点金属膜で形成されていて
もよい。

【００２６】上記構成によれば、第１の電極を、高融点
金属膜で形成しているので、例えば、振動板としてシリ
コン基板を用いた場合に、当該プロセス温度が高温であ
るシリコンの振動板と第１の電極基板とを直接接合する
場合にも、第１の電極の特性が変化することを防止する
ことができ、画像品質及び信頼性を向上させることがで
きるとともに、インクジェット記録ヘッドを小型で、高
密度なものとすることができる。

【００２７】さらに、例えば、請求項６に記載するよう
に、前記第１の電極は、高濃度の不純物を含んだポリシ
リコン膜で形成されていてもよい。

【００２８】上記構成によれば、第１の電極を、高濃度
の不純物を含んだポリシリコン膜で形成しているので、
例えば、例えば、振動板としてシリコン基板を用いた場
合に、当該プロセス温度が高温であるシリコンの振動板
と第１の電極基板とを直接接合する場合にも、第１の電
極の特性が変化することを防止することができ、画像品
質及び信頼性を向上させることができるとともに、イン
クジェット記録ヘッドを小型で、高密度なものとするこ
とができる。

【００２９】また、例えば、請求項７に記載するよう
に、前記第２の電極と前記振動板との距離は、前記開口
部の形成されている領域における前記第１の電極と前記
振動板との距離の３分の１よりも大きく設定されていて
もよい。

【００３０】上記構成によれば、第２の電極と振動板と
の距離を、開口部の形成されている領域における第１の
電極と振動板との距離の３分の１よりも大きく設定して
いるので、残留電荷の蓄積がない状態で振動板を第１の
電極に接しないまでもできるだけ引きつけて、振動板と
第１の電極との対向間隔をより確実に一義的に決定する
ことができ、連続パルスで駆動させた場合にも、ビット
間バラツキをより一層低減させて、印字品質を向上させ
ることができるとともに、画素抜け等の発生を防止し
て、信頼性を向上させることができる。

【００３１】請求項８記載の発明のインクジェット記録
ヘッドの製造方法は、第１の基板上に絶縁膜が形成さ
れ、当該絶縁膜に列状に形成された複数の凹部内に複数
の第１の電極が形成され、前記第１の電極上にそれぞれ
振動板が位置する状態で前記絶縁膜上に振動板部材が配
設され、前記振動板部材上に第２の基板が配設されて、
当該第２の基板と前記複数の振動板との間にそれぞれイ
ンク流路が形成されるとともに当該各インク流路に連通
するノズルが形成され、前記第１の電極と前記振動板と
の間に生じる静電気力で前記振動板を変形させて前記イ
ンク流路内に圧力変化を生じさせ、当該インク流路内の
圧力変化で当該インク流路内のインクを前記ノズルから
インク滴として吐出させるインクジェット記録ヘッドの
製造方法であって、前記第１の電極を、エッチングレー
トの異なる複数の導電性膜を積層する工程処理で形成
し、前記第２の電極を、前記第１の電極を覆う絶縁体層
を形成する工程処理を経た後、当該絶縁体層上に前記第
１の電極と同じ導電性膜を積層する工程処理で形成する
ことにより、上記目的を達成している。

【００３２】上記構成によれば、第１の電極と振動板と
の間に生じる静電気力で変形してインク流路内に圧力変
化を生じさせてインク流路内のインクを当該インク流路
に連通するノズルから吐出させる振動板と第１の電極と
の間に、振動板と同電位の第２の電極を配設し、当該第
２の電極に、第１の電極を振動板に直接対面させる開口
部を形成するに際して、第１の電極を、エッチングレー
トの異なる複数の導電性膜を積層する工程処理で形成
し、第２の電極を、第１の電極を覆う絶縁体層を形成す
る工程処理を経た後、当該絶縁体層上に第１の電極と同
じ導電性膜を積層する工程処理で形成しているので、振
動板を第１の電極の静電気力で第２の電極に近接するま
で引きつけて、振動板と第１の電極との対向間隔を一義
的に決定できるようにするとともに、振動板と同電位の
第２の電極で振動板と第１の電極間に残留電荷による相
対変位量の低下が発生することを防止することができ、
連続パルスで駆動させた場合にも、長期的に各ノズルか
ら吐出される１回当たりのインク吐出量を一定にして、
印字品質を向上させることができるとともに、画素抜け
等の発生を防止して、信頼性を向上させることのできる
インクジェット記録ヘッドを容易に製造することができ
る。

【００３３】請求項９記載の発明のインクジェット記録
ヘッドの製造方法は、第１の基板上に絶縁膜が形成さ
れ、当該絶縁膜に列状に形成された複数の凹部内に複数
の第１の電極が形成され、前記第１の電極上にそれぞれ
振動板が位置する状態で前記絶縁膜上に振動板部材が配
設され、前記振動板部材上に第２の基板が配設されて、
当該第２の基板と前記複数の振動板との間にそれぞれイ
ンク流路が形成されるとともに当該各インク流路に連通
するノズルが形成され、前記第１の電極と前記振動板と
の間に生じる静電気力で前記振動板を変形させて前記イ
ンク流路内に圧力変化を生じさせ、当該インク流路内の
圧力変化で当該インク流路内のインクを前記ノズルから
インク滴として吐出させるインクジェット記録ヘッドの
製造方法であって、前記第１の電極を、前記第１の基板
表面に前記絶縁膜を形成して、当該絶縁膜に前記凹部を
形成する工程処理を経た後、エッチングレートの異なる
複数の導電性膜を積層する工程処理で形成し、前記第２
の電極を、前記第１の電極を覆う状態で絶縁体層を形成
するとともに前記凹部の前記第１の電極以外の領域の前
記絶縁膜をエッチングして前記第１の基板を露出させる
工程処理を行った後、前記露出した第１の基板上に少な
くとも前記第１の電極を構成する導電性膜と同じ導電性
膜を形成する工程処理を行って形成することにより、上
記目的を達成している。

【００３４】上記構成によれば、第１の電極を、第１の
基板表面に絶縁膜を形成して、当該絶縁膜に凹部を形成
する工程処理を経た後、エッチングレートの異なる複数
の導電性膜を積層する工程処理で形成し、第２の電極
を、第１の電極を覆う状態で絶縁体層を形成するととも
に凹部の第１の電極以外の領域の絶縁膜をエッチングし
て第１の基板を露出させる工程処理を行った後、当該露
出した第１の基板上に少なくとも第１の電極を構成する
導電性膜と同じ導電性膜を形成する工程処理を行って形
成しているので、第２の電極を振動板と同電位とするた
めの端子を、第１の基板側、すなわち、インクジェット
記録ヘッドの基板の裏面側に形成可能とすることがで
き、画像品質及び信頼性を向上させることができるとと
もに、実装面積を縮小させて、小型で、高密度なインク
ジェット記録ヘッドを簡単かつ容易に製造することがで
きる。

【００３５】上記請求項９の場合において、例えば、請
求項１０に記載するように、前記第１の基板は、所定の
導電性の不純物を含んだシリコン基板であり、前記イン
クジェット記録ヘッドの製造方法は、前記凹部の前記第
１の電極以外の領域の前記絶縁膜をエッチングして、前
記第１の基板を露出させる工程処理を経た後、当該第１
の基板と同じ導電型の不純物イオンを注入する工程処理
を行ってもよい。

【００３６】上記構成によれば、第１の基板を、所定の
導電性の不純物を含んだシリコン基板とし、凹部の第１
の電極以外の領域の絶縁膜をエッチングして、第１の基
板を露出させる工程処理を経た後、当該第１の基板と同
じ導電型の不純物イオンを注入する工程処理を行ってい
るので、第２の電極とシリコン基板である第１の基板と
の接触抵抗をさらに低減することができ、高速動作が可
能なインクジェット記録ヘッドを製造することができ
る。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。

【００３８】図１〜図２１は、本発明のインクジェット
記録ヘッド及びインクジェット記録ヘッドの製造方法の
一実施の形態を示す図であり、図１は、本発明のインク
ジェット記録ヘッド及びインクジェット記録ヘッドの製
造方法の一実施の形態を適用したインクジェット記録ヘ
ッド１の側面断面図、図２は、図１のインクジェット記
録ヘッド１のＡ−Ａ矢視断面図、図３は、図１のインク
ジェット記録ヘッド１の平面図、図４は、図１のインク
ジェット記録ヘッドの部分断面平面図、図５は、図４の
Ｂ−Ｂ矢視断面図、図６〜図２１は、図１のインクジェ
ット記録ヘッド１の製造プロセスを示す図である。

【００３９】図１及び図２において、インクジェット記
録ヘッド１は、記録の必要なときにのみ、電極板に静電
気を印加してインク滴を吐出させる、いわゆるインクオ
ンデマンド型のインクジェット記録ヘッドであり、Ｎ型
シリコン基板で形成された第１の基板２上に絶縁膜３が
形成されている。絶縁膜３には、絶縁凹部３ａが形成さ
れおり、絶縁膜３上に振動板部材４が形成されている。

【００４０】振動板部材４には、振動板５が形成されて
おり、振動板部材４、特に、振動板５は、低抵抗シリコ
ン基板、本実施の形態では、Ｎ型シリコン基板を用いて
作製されている。この低抵抗シリコン基板である半導体
材料は、抵抗率が、０．１〜１Ωｃｍのものが用いられ
ている。

【００４１】振動板部材４上には、第２の基板６が形成
されており、この第２の基板６と振動板部材４との間に
は、共通液室７、液体抵抗８、複数のインク液室（イン
ク流路）９及び各インク液室９毎のノズル孔１０が形成
されている。

【００４２】共通液室７には、インク供給部１１に接続
された接続パイプ１２及び接続パイプ１２に接続された
インクチューブ１３を通して図示しないインクカートリ
ッジからインクが供給され、共通液室７内のインクは、
インク液室９毎に形成された液体抵抗８を通して各イン
ク液室９に供給される。

【００４３】各インク液室９のインクは、後述するよう
に、振動板５が振動する（撓む）ことで、加圧され、当
該インク液室９のノズル孔１０からインク滴１４とし
て、記録紙等の記録媒体１５に噴出される。

【００４４】上記絶縁膜３の絶縁凹部３ａ内のインク液
室９に対応する位置部分上には、第１の電極１６が形成
されており、第１の電極１６上の両端部には、図２に示
すように、絶縁膜（絶縁体層）１７を挟んで第２の電極
１８が形成されている。すなわち、第２の電極１８は、
その中央部に、第１の電極１６を振動板５に直接対向さ
せる開口部１８ａが形成された状態となっている。絶縁
膜１７は、第１の電極１６と第２の電極１８とを絶縁し
て、両電極間のショートを防止しているとともに、第２
の電極１８と同様に、第１の電極１６を直接振動板５に
対向させるために、第２の電極１８の開口部１８ａと同
様の開口部１７ａが形成されている。第１の電極１６と
振動板５との対向間隔であるギャップ長Ｇ（図示略）
は、絶縁凹部３ａの深さと第１の電極１６の厚さとの差
になるように設定されており、第２の電極１８と振動板
５との距離であるギャップ長Ｇは、後述するように、開
口部１８ａの形成されている領域における第１の電極１
６と振動板５との距離の３分の１よりも大きく設定され
ている。

【００４５】そして、図３及び図４に示すように、第１
の電極１６には、駆動回路１９が接続されており、第２
の電極１８及び振動板５は、共にアースに接続されて同
電位に設定されている。

【００４６】また、上述のように、振動板５が低抵抗シ
リコン基板で作成されているため、第１の電極１６は、
個別電極として機能し、振動板５が共通電極として機能
して、第１の電極１６に駆動回路１９から駆動電圧が印
加されると、第１の電極１６にプラス電荷が帯電され
て、この静電気による吸引力で、振動板５を、図２に矢
印で示すように、第１の電極１６方向に吸引する。とこ
ろが、第２の電極１８には、絶縁膜１７の容量分で決定
される電荷が蓄積されるのみとなり、振動板５に対して
静電気による吸引力を生じることがない。すなわち、第
２の電極１８及び絶縁膜１７の形成されていない部分、
すなわち、開口部１７ａ、１８ａの形成されている有効
ギャップ領域にのみ、第１の電極１６に帯電された電荷
による静電気力の吸引力が発生し、振動板５は、この吸
引力で第１の電極１６側に撓む（変形する）。

【００４７】次に、本実施の形態の作用を説明する。本
実施の形態のインクジェット記録ヘッド１は、インク吐
出タイミングにのみ第１の電極１６に駆動電圧を印加し
て、インク滴１４を吐出させる、いわゆるインクオンデ
マンド型のインクジェット記録ヘッドであり、振動板５
に残留する残留電荷の影響を防止して、インク吐出性能
を向上させたところにその特徴がある。

【００４８】すなわち、インクジェット記録ヘッド１
は、第１の基板２上に形成された絶縁膜３の絶縁凹部３
ａ内のインク液室９に対応する位置部分上に、第１の電
極１６が形成されており、第１の電極１６上には、開口
部１７ａ、１８ａを開けて第１の電極１６と第２の電極
１８とを絶縁する絶縁膜１７を挟んで第２の電極１８が
形成されている。そして、第１の電極１６と振動板５と
の対向間隔であるギャップ長Ｇは、絶縁凹部３ａの深さ
と第１の電極１６の厚さとの差になるように設定されて
いる。

【００４９】インクジェット記録ヘッド１は、第１の電
極１６に駆動回路１９から駆動電圧が印加されると、第
１の電極１６にプラス電荷が帯電されて、この静電気に
よる吸引力で、振動板５を、図２に矢印で示したよう
に、第１の電極１６方向に吸引するが、第２の電極１８
には、絶縁膜１７の容量分で決定される電荷が蓄積され
るのみとなり、振動板５に対して静電気による吸引力を
生じることがない。すなわち、第２の電極１８及び絶縁
膜１７の形成されていない部分、すなわち、開口部１７
ａ、１８ａの形成されている有効ギャップ領域にのみ、
第１の電極１６に帯電された電荷による静電気力の吸引
力が発生し、振動板５は、この吸引力で第１の電極１６
側に撓む。

【００５０】その後、さらに、駆動回路１９から第１の
電極１６に印加する駆動電圧をあげていくと、図５に示
すように、第１の電極１６の静電気による吸引力が大き
くなり、振動板５が、さらに、第１の電極１６方向に撓
んで、第２の電極１８に接触して、それ以上撓まなくな
る。

【００５１】振動板５が第２の電極１８に接触している
部分では、振動板５と第２の電極板１８が同じ電位であ
るため、電荷のやりとりは生じず、また、図５に示すよ
うに、振動板５は、第２の電極１８と絶縁膜１７の厚さ
で第１の電極１６から離れた状態となり、振動板５と第
１の電極１６とが接触することがない。

【００５２】したがって、駆動回路１９から第１の電極
１６に駆動電圧を付与している間は、第１の電極１６の
静電気による吸引力で振動板５を撓んだ状態とすること
ができる。

【００５３】そして、一般に、振動板５の変位量は、静
電気による吸引力と振動板５自体の復元力が釣り合う位
置で決定されるため、振動板５の変位量がギャップ長Ｇ
の１／３（３分の１）を越えると、静電気による吸引力
が振動板５自体の復元力を大きく上回って、第１の電極
１６側へ接触して、振動板５の変位量がギャップ長Ｇと
なる。

【００５４】したがって、この特徴を利用して、振動板
５の変位量をギャップ長Ｇのみで一義的に決定すること
ができる。

【００５５】そこで、本実施の形態では、第２の電極１
８と絶縁膜１７を合計した膜厚（厚さ）をギャップ長Ｇ
の２／３（３分の２）よりも小さく形成することで、振
動板５を第１の電極１６に接触させることなく、かつ、
可能なだけ第１の電極１６に引きつけて、振動板５と第
１の電極１６との対向間隔を一義的に決定している。す
なわち、第２の電極１８と振動板５との距離をギャップ
長Ｇの１／３（３分の１）よりも大きく形成している。

【００５６】したがって、ビット間バラツキを低減する
ことができるとともに、振動板５が第１の電極１６と接
触して、振動板５に残留電荷が蓄積して残留電荷が作り
出す電界によって振動板５と第１の電極１６との相対変
位量が低下することを防止することができ、インク液滴
の吐出量やインクスピードの低下等の吐出不良を防止す
ることができる。その結果、例えば、印字濃度や画素ず
れ等の印刷品質の不良や画素抜け等の信頼性の低下を防
止し、画像品質を向上させることができる。

【００５７】このように、本実施の形態のインクジェッ
ト記録ヘッド１は、第１の電極１６と振動板５との間に
生じる静電気力で変形してインク液室９内に圧力変化を
生じさせてインク液室９内のインクを当該インク液室９
に連通するノズル孔１０から吐出させる振動板５と第１
の電極１６との間に、振動板５と同電位の第２の電極１
８を配設し、当該第２の電極１８に、第１の電極１６を
振動板５に直接対面させる開口部１８ａを形成してい
る。

【００５８】したがって、振動板５を第１の電極１６の
静電気力で第２の電極１８に近接するまで引きつけて、
振動板５と第１の電極１６との対向間隔を一義的に決定
できるようにすることができるとともに、振動板５と同
電位の第２の電極１８で振動板５と第１の電極１６間に
残留電荷による相対変位量の低下が発生することを防止
することができ、連続パルスで駆動させた場合にも、長
期的に各ノズル孔１０から吐出される１回当たりのイン
ク吐出量を一定にして、印字品質を向上させることがで
きるとともに、画素抜け等の発生を防止して、信頼性を
向上させることができる。

【００５９】そして、上記インクジェット記録ヘッド
１、特に、第１の電極１６から第２の電極１８までの電
極部分は、以下の手順で、製造されている。

【００６０】すなわち、図６及び図７に示すように、第
１の基板２として、Ｎ型シリコン基板を用い、この第１
の基板２上に、絶縁膜３となる１．５ｕｍの膜厚の酸化
膜２０を形成する。この酸化膜２０としては、熱酸化膜
であってもよいし、ＣＶＤ酸化膜であってもよい。

【００６１】次に、公知技術のフォトリソグラフィ及び
エッチング技術を用いて、図８及び図９に示すように、
酸化膜２０の第１の電極１６を形成する領域に、絶縁凹
部３ａとなる深さ０．７ｕｍの溝２１を形成する。

【００６２】酸化膜２０に溝２１を形成すると、図１０
及び図１１に示すように、Ｎ型シリコン基板である第１
の基板２上の酸化膜２０全面に、０．１ｕｍの膜厚の高
融点金属である窒化チタン膜２２と、０．１ｕｍの膜厚
のＮ型不純物（例えば、リン）を高濃度に含んだポリシ
リコン膜２３と、を形成して、第１の電極１６となる部
分と、その後に振動板５に接合される部分と、をフォト
リソ技術によりレジスト２４でマスクし、ドライエッチ
ングにより、ＳｉＣｌ₄ 系のガスを用いて窒化チタン膜
２２とＳｉＦ₆ 系のガスを用いてポリシリコン膜２３の
積層膜をパターニングする。

【００６３】次に、図１２及び図１３に示すように、レ
ジスト２４を除去した後、基板全面に、絶縁膜１７とな
る０．１５ｕｍの膜厚のＣＶＤ酸化膜２５を形成し、第
１の電極１６となる窒化チタン膜２２とポリシリコン膜
２３の積層膜を覆うようにフォトリソ技術によりレジス
トでマスクし、ＣＦ₄／Ｈ₂系のガスを用いてドライエッ
チングによりＣＶＤ酸化膜２５をパターニングする。

【００６４】次に、図１４及び図１５に示すように、基
板全面に第２の電極１８となる０．０５ｕｍの膜厚のＮ
型不純物（例えば、リン）を高濃度に含んだポリシリコ
ン膜２６、すなわち、第１の電極１６となるポリシリコ
ン膜２３と同じ導電成膜を形成し、図１６及び図１７に
示すように、少なくとも有効ギャップ領域とその後振動
板５と接合される第１の電極１６部分が開口するよう
に、フォトリソ技術によりレジスト２７をパターニング
し、ドライエッチングにより、まず、最初にＳｉＦ₆ 系
のガスを用いてポリシリコン膜２６をパターニングす
る。このとき、その後に振動板５と接合される部分上の
ポリシリコン膜２３が除去され、窒化チタン膜２２が残
る。

【００６５】さらに、ＣＦ₄／Ｈ₂系のガスを用いてドラ
イエッチングを行って、ＣＶＤ酸化膜２５をパターニン
グする。このとき、その後に振動板５と接合される部分
上の窒化チタン膜２２は、エッチングされることなく、
残存するが、第１の電極１６上にはポリシリコン膜２３
が露出されている状態になる。

【００６６】次に、図１８及び図１９に示すように、レ
ジスト２７を除去した後、アンモニア過水を用いたウエ
ットエッチングにより、その後に振動板５と接合される
部分の上の窒化チタン膜２２を全面除去する。このと
き、第１の電極１６であるポリシリコン膜２３はアンモ
ニア過水ではほとんどエッチングされず、残存する。

【００６７】なお、第１の電極１６を構成する積層膜
は、エッチングレートが異なる２種類以上の膜であれば
上記窒化チタン膜２２とポリシリコン膜２３に限るもの
ではない。

【００６８】次に、図２０及び図２１に示すように、別
プロセスで形成されたＮ型シリコンの振動板５を有する
振動板部材４を直接接合する。この場合、プロセス温度
が高温であるため、第１の電極１６及び第２の電極１８
は、高融点の導体膜を用いる必要があり、低融点のアル
ミなどは適さない。

【００６９】このように、本実施の形態のインクジェッ
ト記録ヘッド１の製造方法では、第１の電極１６を、エ
ッチングレートの異なる複数の導電性膜である窒化チタ
ン膜２２とポリシリコン膜２３を積層する工程処理で形
成し、第２の電極１８を、第１の電極１６を覆う絶縁膜
１７となるＣＶＤ酸化膜２５を形成する工程処理を経た
後、当該ＣＶＤ酸化膜２５上に第１の電極１６と同じ導
電性膜を積層する工程処理で形成している。

【００７０】したがって、振動板５を第１の電極１６の
静電気力で第２の電極１８に近接するまで引きつけて、
振動板５と第１の電極１６との対向間隔を一義的に決定
できるようにするとともに、振動板５と同電位の第２の
電極１８で振動板５と第１の電極１６間に残留電荷によ
る相対変位量の低下が発生することを防止することがで
き、連続パルスで駆動させた場合にも、長期的に各ノズ
ル孔１０から吐出される１回当たりのインク吐出量を一
定にして、印字品質を向上させることができるととも
に、画素抜け等の発生を防止して、信頼性を向上させる
ことのできるインクジェット記録ヘッド１を容易に製造
することができる。

【００７１】次に、上記インクジェット記録ヘッド１の
他の製造方法、特に、電極形成方法の他の例について、
説明する。

【００７２】なお、本製造方法においては、上記図６〜
図１１までは、上記製造方法と同様のプロセスであり、
図６〜図１１までと同様の製造プロセスを行って、第１
の電極１６となる部分と、その後に振動板５に接合され
る部分と、をフォトリソ技術によりレジスト２４でマス
クして、ドライエッチングにより、ＳｉＣｌ₄ 系のガス
を用いて窒化チタン膜２２とＳｉＦ₆ 系のガスを用いて
ポリシリコン膜２３の積層膜をパターニングする。

【００７３】その後、図２２及び図２３に示すように、
基板全面に絶縁膜１７となる０．１５ｕｍの膜厚のＣＶ
Ｄ酸化膜３０を形成し、第１の電極１６となる窒化チタ
ン膜２２とポリシリコン膜２３の積層膜を覆うように、
フォトリソ技術によりレジスト３１でマスクし、ＣＦ₄
／Ｈ₂系のガスを用いてドライエッチングによりＣＶＤ
酸化膜３０をパターニングする。このとき、Ｎ型シリコ
ン基板である第１の基板２上に形成された酸化膜２０を
オーバーエッチングして、図２２に示すように、Ｎ型シ
リコン基板である第１の基板２が露出するようにする。

【００７４】次に、図２４及び図２５に示すように、露
出したＮ型シリコン基板である第１の基板２の表面に、
Ｎ型不純物３２（例えば、ヒ素、リンなど）をイオン注
入法により注入し、Ｎ型拡散層３３を形成する。

【００７５】このようにＮ型拡散層３３を形成すると、
後に形成される第２の電極１８との接触抵抗を下げるこ
とができ、高速応答性を確保することができる。

【００７６】次に、図２６及び図２７に示すように、レ
ジスト３１を除去した後、基板全面に第２の電極１８と
なる０．０５ｕｍの膜厚のＮ型不純物（例えば、リン）
を高濃度に含んだポリシリコン膜３４、すなわち、第１
の電極１６となるポリシリコン膜２３と同じ導電成膜を
形成し、図２８及び図２９に示すように、少なくとも有
効ギャップ領域とその後振動板５と接合される部分が開
口するように、フォトリソ技術によりレジスト３５をパ
ターニングし、ドライエッチングにより、ポリシリコン
膜３４とＣＶＤ酸化膜３０をパターニングする。この工
程で振動板５と接合される部分上のポリシリコン膜３４
も除去され、その下にある窒化チタン膜２２が露出され
る。ここで高濃度のＮ型不純物を含んだポリシリコン膜
３４を使用すると、後の直接接合などの高温プロセス時
に固相拡散により第１の基板１６のＮ型シリコン基板２
表面に拡散して、接触抵抗を下げる作用が発揮され、前
述のイオン注入を行うことなく、高速応答を可能にする
ことができる。

【００７７】次に、図３０及び図３１に示すように、レ
ジスト３５を除去した後、アンモニア過水を用いたウエ
ットエッチングにより、その後振動板５と接合される部
分上の窒化チタン膜２２を全面除去する。

【００７８】次に、図３２及び図３３に示すように、別
プロセスで形成されたＮ型シリコンの振動板５となる振
動板部材４を直接接合する。

【００７９】したがって、図６〜図２１で説明した製造
プロセスで作製したインクジェット記録ヘッド１では、
第１の基板２上に第２の電極１８の電位を取ることとな
るが、この場合は、図３４に示すように、その分だけ、
インクジェット記録ヘッド１の面積が大きくなるが、上
述した図２２〜図３３の製造プロセスを用いると、図３
５に示すように、第２の電極１８の電位を基板の裏面で
取ることができ、インクジェット記録ヘッド１の面積を
縮小化することができる。

【００８０】このように、図２２〜図３３に示したイン
クジェット記録ヘッドの製造方法では、第１の電極１６
を、第１の基板２表面に絶縁膜３となる絶縁膜２０を形
成して、当該絶縁膜２０に絶縁凹部３ａとなる凹部を形
成する工程処理を経た後、エッチングレートの異なる複
数の導電性膜である窒化チタン膜２２とポリシリコン膜
２３を積層する工程処理で形成し、第２の電極１８を、
第１の電極１６を覆う状態で絶縁膜３０を形成するとと
もに凹部（絶縁凹部３ａ）の第１の電極１６以外の領域
の絶縁膜２０をエッチングして第１の基板２を露出させ
る工程処理を行った後、絶縁膜３０上に少なくとも第１
の電極１６を構成する導電性膜であるポリシリコン膜２
３と同じ導電性膜であるポリシリコン膜３４を形成する
工程処理を行って形成している。

【００８１】したがって、第２の電極１８を振動板５と
同電位とするための端子を、第１の基板２側、すなわ
ち、インクジェット記録ヘッド１の基板２の裏面側に形
成可能とすることができ、画像品質及び信頼性を向上さ
せることができるとともに、実装面積を縮小させて、小
型で、高密度なインクジェット記録ヘッド１を簡単かつ
容易に製造することができる。

【００８２】また、第１の基板２を、所定の導電性の不
純物を含んだシリコン基板（Ｎ型シリコン基板）とし、
絶縁凹部３ａである凹部の第１の電極１６以外の領域の
絶縁膜２０をエッチングして、第１の基板２を露出させ
る工程処理を経た後、当該第１の基板２と同じ導電型の
不純物イオン（ヒ素、リン等のＮ型不純物）を注入する
工程処理を行っている。

【００８３】したがって、第２の電極１８とシリコン基
板である第１の基板２との接触抵抗をさらに低減するこ
とができ、高速動作が可能なインクジェット記録ヘッド
１を製造することができる。

【００８４】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

【００８５】

【発明の効果】請求項１記載の発明のインクジェット記
録ヘッドによれば、第１の電極と振動板との間に生じる
静電気力で変形してインク流路内に圧力変化を生じさせ
てインク流路内のインクを当該インク流路に連通するノ
ズルから吐出させる振動板と第１の電極との間に、振動
板と同電位の第２の電極を配設し、当該第２の電極に、
第１の電極を振動板に直接対面させる開口部を形成して
いるので、振動板を第１の電極の静電気力で第２の電極
に近接するまで引きつけて、振動板と第１の電極との対
向間隔を一義的に決定できるようにすることができると
ともに、振動板と同電位の第２の電極で振動板と第１の
電極間に残留電荷による相対変位量の低下が発生するこ
とを防止することができ、連続パルスで駆動させた場合
にも、長期的に各ノズルから吐出される１回当たりのイ
ンク吐出量を一定にして、印字品質を向上させることが
できるとともに、画素抜け等の発生を防止して、信頼性
を向上させることができる。

【００８６】請求項２記載の発明のインクジェット記録
ヘッドによれば、第２の電極を、第１の電極の形成され
ている絶縁膜を貫通して当該絶縁膜の形成されている第
１の基板に接続し、当該第１の基板を振動板に接続させ
て、当該振動板と同電位としているので、第２の電極を
振動板と同電位とするための端子を、第１の基板側、す
なわち、インクジェット記録ヘッドの基板の裏面側に形
成可能とすることができ、画像品質及び信頼性を向上さ
せることができるとともに、簡単かつ容易に実装面積を
縮小させて、インクジェット記録ヘッドを小型で、高密
度なものとすることができる。

【００８７】請求項３記載の発明のインクジェット記録
ヘッドによれば、第１の電極を、エッチングレートの異
なる複数の導電性膜が積層された積層膜で形成している
ので、例えば、シリコンの振動板と第１の電極基板とを
直接接合する場合にも、第１の電極基板側の接合表面の
凹凸を最小限にすることができ、画像品質及び信頼性を
向上させることができるとともに、インクジェット記録
ヘッドを小型で、高密度なものとすることができる。

【００８８】請求項４記載の発明のインクジェット記録
ヘッドによれば、第２の電極を、高濃度の不純物を含ん
だポリシリコン膜で形成しているので、第２の電極の電
位を振動板と同電位とするための電極端子をインクジェ
ット記録ヘッドの基板の裏面、すなわち、第１の基板側
から取る場合に、第１の基板としてシリコン基板を用い
ていると、この第１の基板との接触抵抗を小さくするこ
とができ、画像品質及び信頼性を向上させることができ
るとともに、簡単かつ容易に実装面積を縮小させて、イ
ンクジェット記録ヘッドを小型で、高密度なものとする
ことができる。

【００８９】請求項５記載の発明のインクジェット記録
ヘッドによれば、第１の電極を、高融点金属膜で形成し
ているので、例えば、振動板としてシリコン基板を用い
た場合に、当該プロセス温度が高温であるシリコンの振
動板と第１の電極基板とを直接接合する場合にも、第１
の電極の特性が変化することを防止することができ、画
像品質及び信頼性を向上させることができるとともに、
インクジェット記録ヘッドを小型で、高密度なものとす
ることができる。

【００９０】請求項６記載の発明のインクジェット記録
ヘッドによれば、第１の電極を、高濃度の不純物を含ん
だポリシリコン膜で形成しているので、例えば、例え
ば、振動板としてシリコン基板を用いた場合に、当該プ
ロセス温度が高温であるシリコンの振動板と第１の電極
基板とを直接接合する場合にも、第１の電極の特性が変
化することを防止することができ、画像品質及び信頼性
を向上させることができるとともに、インクジェット記
録ヘッドを小型で、高密度なものとすることができる。

【００９１】請求項７記載の発明のインクジェット記録
ヘッドによれば、第２の電極と振動板との距離を、開口
部の形成されている領域における第１の電極と振動板と
の距離の３分の１よりも大きく設定しているので、残留
電荷の蓄積がない状態で振動板を第１の電極に接しない
までもできるだけ引きつけて、振動板と第１の電極との
対向間隔をより確実に一義的に決定することができ、連
続パルスで駆動させた場合にも、ビット間バラツキをよ
り一層低減させて、印字品質を向上させることができる
とともに、画素抜け等の発生を防止して、信頼性を向上
させることができる。

【００９２】請求項８記載の発明のインクジェット記録
ヘッドの製造方法によれば、第１の電極と振動板との間
に生じる静電気力で変形してインク流路内に圧力変化を
生じさせてインク流路内のインクを当該インク流路に連
通するノズルから吐出させる振動板と第１の電極との間
に、振動板と同電位の第２の電極を配設し、当該第２の
電極に、第１の電極を振動板に直接対面させる開口部を
形成するに際して、第１の電極を、エッチングレートの
異なる複数の導電性膜を積層する工程処理で形成し、第
２の電極を、第１の電極を覆う絶縁体層を形成する工程
処理を経た後、当該絶縁体層上に第１の電極と同じ導電
性膜を積層する工程処理で形成しているので、振動板を
第１の電極の静電気力で第２の電極に近接するまで引き
つけて、振動板と第１の電極との対向間隔を一義的に決
定できるようにするとともに、振動板と同電位の第２の
電極で振動板と第１の電極間に残留電荷による相対変位
量の低下が発生することを防止することができ、連続パ
ルスで駆動させた場合にも、長期的に各ノズルから吐出
される１回当たりのインク吐出量を一定にして、印字品
質を向上させることができるとともに、画素抜け等の発
生を防止して、信頼性を向上させることのできるインク
ジェット記録ヘッドを容易に製造することができる。

【００９３】請求項９記載の発明のインクジェット記録
ヘッドの製造方法によれば、第１の電極を、第１の基板
表面に絶縁膜を形成して、当該絶縁膜に凹部を形成する
工程処理を経た後、エッチングレートの異なる複数の導
電性膜を積層する工程処理で形成し、第２の電極を、第
１の電極を覆う状態で絶縁体層を形成するとともに凹部
の第１の電極以外の領域の絶縁膜をエッチングして第１
の基板を露出させる工程処理を行った後、当該露出した
第１の基板上に少なくとも第１の電極を構成する導電性
膜と同じ導電性膜を形成する工程処理を行って形成して
いるので、第２の電極を振動板と同電位とするための端
子を、第１の基板側、すなわち、インクジェット記録ヘ
ッドの基板の裏面側に形成可能とすることができ、画像
品質及び信頼性を向上させることができるとともに、実
装面積を縮小させて、小型で、高密度なインクジェット
記録ヘッドを簡単かつ容易に製造することができる。

【００９４】請求項１０記載の発明のインクジェット記
録ヘッドの製造方法によれば、第１の基板を、所定の導
電性の不純物を含んだシリコン基板とし、凹部の第１の
電極以外の領域の絶縁膜をエッチングして、第１の基板
を露出させる工程処理を経た後、当該第１の基板と同じ
導電型の不純物イオンを注入する工程処理を行っている
ので、第２の電極とシリコン基板である第１の基板との
接触抵抗をさらに低減することができ、高速動作が可能
なインクジェット記録ヘッドを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録ヘッド及びインク
ジェット記録ヘッドの製造方法の第１の実施の形態を適
用したインクジェット記録ヘッドの側面断面図。

【図２】図１のインクジェット記録ヘッドのＡ−Ａ矢視
断面図。

【図３】図１のインクジェット記録ヘッドの平面図。

【図４】図１のインクジェット記録ヘッドの部分断面平
面図。

【図５】図４のインクジェット記録ヘッドのＢ−Ｂ矢視
断面図。

【図６】図１のインクジェット記録ヘッドの製造方法を
示すもので、第１の基板としてのＮ型シリコン基板上に
酸化膜を形成した状態の側面断面図。

【図７】図６の基板の中央部分での正面断面図。

【図８】図６及び図７の酸化膜の第１の電極形成領域に
溝を形成した状態の側面断面図。

【図９】図８の基板の中央部分での正面断面図。

【図１０】図８及び図９の第１の基板上の酸化膜全面に
窒化チタン膜とポリシリコン膜を形成して、レジストで
マスクした後、ドライエッチングでパターニングした状
態の側面断面図。

【図１１】図１０の基板の中央部分での正面断面図。

【図１２】図１０及び図１１のレジストを除去した後、
基板全面にＣＶＤ酸化膜を形成し、第１の電極となる部
分の上部にのみドライエッチングでＣＶＤ酸化膜をパタ
ーニングした状態の側面断面図。

【図１３】図１２の基板の中央部分での正面断面図。

【図１４】図１２及び図１３の基板全面に第２の基板電
極となるポリシリコン膜を形成した状態の側面断面図。

【図１５】図１４の基板の中央部分での正面断面図。

【図１６】図１４及び図１５のポリシリコン膜上にレジ
ストを形成して、ポリシリコン膜が露出するようにドラ
イエッチングでパターニングした状態の側面断面図。

【図１７】図１６の基板の中央部分での正面断面図。

【図１８】図１６及び図１７のレジストを除去した状態
の側面断面図。

【図１９】図１８の基板の中央部分での正面断面図。

【図２０】図１８及び図１９の基板に振動板を接合した
状態の側面断面図。

【図２１】図２０の基板の中央部分での正面断面図。

【図２２】図１のインクジェット記録ヘッドの他の製造
方法を示すもので、図１０及び図１１のレジストを除去
した後、基板全面にＣＶＤ酸化膜を形成し、第１の電極
となる部分の上部にのみドライエッチングでＣＶＤ酸化
膜をパターニングした状態の側面断面図。

【図２３】図２２の基板の中央部分での正面断面図。

【図２４】図２２及び図２３の露出した第１の基板部分
にＮ型拡散層を形成した状態の側面断面図。

【図２５】図２４の基板の中央部分での正面断面図。

【図２６】図２４及び図２５のレジストを除去した後、
基板全面に第２の電極となるポリシリコン膜を形成した
状態の側面断面図。

【図２７】図２６の基板の中央部分での正面断面図。

【図２８】図２６及び図２７の第１の電極上に、第１の
電極上が開口するようにレジストを形成した後、第１の
電極上のポリシリコン膜とＣＶＤ酸化膜をドライエッチ
ングでパターニングしている状態の側面断面図。

【図２９】図２８の基板の中央部分での正面断面図。

【図３０】図２８及び図２９のレジストを除去した後、
ウエットエッチングにより中央部分上のポリシリコン膜
を全面除去した状態の側面断面図。

【図３１】図３０の基板の中央部分での側面断面図。

【図３２】図３０及び図３１の基板に振動板を接合した
状態の側面断面図。

【図３３】図３２の基板の中央部分での側面断面図。

【図３４】図１のインクジェット記録ヘッドの第１の基
板上に第２の電極の電位を取る場合の要部平面図。

【図３５】上記作製プロセスで作製したインクジェット
記録ヘッドの第２の電極の電位を基板裏面で取る場合の
要部平面図。

【符号の説明】

１インクジェット記録ヘッド２第１の基板３絶縁凹部４振動板部材５振動板６第２の基板７共通液室８液体抵抗９インク液室１０ノズル孔１１インク供給部１２接続パイプ１３インクチューブ１４インク滴１５記録媒体１６第１の電極１７絶縁膜１８第２の電極１９駆動回路２０酸化膜２１溝２２窒化チタン膜２３ポリシリコン膜２４レジスト２５ＣＶＤ酸化膜２６ポリシリコン膜２７レジスト３０ＣＶＤ酸化膜３１レジスト３２Ｎ型不純物３３Ｎ型拡散層３４ポリシリコン膜３５レジスト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の基板上に絶縁膜が形成され、当該絶
縁膜に列状に形成された複数の凹部内に複数の第１の電
極が形成され、前記第１の電極上にそれぞれ振動板が位
置する状態で前記絶縁膜上に振動板部材が配設され、前
記振動板部材上に第２の基板が配設されて、当該第２の
基板と前記複数の振動板との間にそれぞれインク流路が
形成されるとともに当該各インク流路に連通するノズル
が形成され、前記第１の電極と前記振動板との間に生じ
る静電気力で前記振動板を変形させて前記インク流路内
に圧力変化を生じさせ、当該インク流路内の圧力変化で
当該インク流路内のインクを前記ノズルからインク滴と
して吐出させるインクジェット記録ヘッドであって、前
記振動板と前記第１の電極との間に、前記振動板と同電
位の第２の電極が配設されており、当該第２の電極に、
前記第１の電極を前記振動板に直接対面させる開口部が
形成されていることを特徴とするインクジェット記録ヘ
ッド。
【請求項２】前記第２の電極は、前記絶縁膜を貫通して
前記第１の基板に接続され、当該第１の基板が前記振動
板に接続されて、当該振動板と同電位とされていること
を特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッ
ド。
【請求項３】前記第１の電極は、エッチングレートの異
なる複数の導電性膜が積層された積層膜で形成されてい
ることを特徴とする請求項１または請求項２記載のイン
クジェット記録ヘッド。
【請求項４】前記第２の電極は、高濃度の不純物を含ん
だポリシリコン膜で形成されていることを特徴とする請
求項１から請求項３のいずれかに記載のインクジェット
記録ヘッド。
【請求項５】前記第１の電極は、高融点金属膜で形成さ
れていることを特徴とする請求項１から請求項４のいず
れかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】前記第１の電極は、高濃度の不純物を含ん
だポリシリコン膜で形成されていることを特徴とする請
求項１から請求項４のいずれかに記載のインクジェット
記録ヘッド。
【請求項７】前記第２の電極と前記振動板との距離は、
前記開口部の形成されている領域における前記第１の電
極と前記振動板との距離の３分の１よりも大きく設定さ
れていることを特徴とする請求項１から請求項６のいず
れかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項８】第１の基板上に絶縁膜が形成され、当該絶
縁膜に列状に形成された複数の凹部内に複数の第１の電
極が形成され、前記第１の電極上にそれぞれ振動板が位
置する状態で前記絶縁膜上に振動板部材が配設され、前
記振動板部材上に第２の基板が配設されて、当該第２の
基板と前記複数の振動板との間にそれぞれインク流路が
形成されるとともに当該各インク流路に連通するノズル
が形成され、前記第１の電極と前記振動板との間に生じ
る静電気力で前記振動板を変形させて前記インク流路内
に圧力変化を生じさせ、当該インク流路内の圧力変化で
当該インク流路内のインクを前記ノズルからインク滴と
して吐出させるインクジェット記録ヘッドの製造方法で
あって、前記第１の電極を、エッチングレートの異なる
複数の導電性膜を積層する工程処理で形成し、前記第２
の電極を、前記第１の電極を覆う絶縁体層を形成する工
程処理を経た後、当該絶縁体層上に前記第１の電極と同
じ導電性膜を積層する工程処理で形成することを特徴と
するインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項９】第１の基板上に絶縁膜が形成され、当該絶
縁膜に列状に形成された複数の凹部内に複数の第１の電
極が形成され、前記第１の電極上にそれぞれ振動板が位
置する状態で前記絶縁膜上に振動板部材が配設され、前
記振動板部材上に第２の基板が配設されて、当該第２の
基板と前記複数の振動板との間にそれぞれインク流路が
形成されるとともに当該各インク流路に連通するノズル
が形成され、前記第１の電極と前記振動板との間に生じ
る静電気力で前記振動板を変形させて前記インク流路内
に圧力変化を生じさせ、当該インク流路内の圧力変化で
当該インク流路内のインクを前記ノズルからインク滴と
して吐出させるインクジェット記録ヘッドの製造方法で
あって、前記第１の電極を、前記第１の基板表面に前記
絶縁膜を形成して、当該絶縁膜に前記凹部を形成する工
程処理を経た後、エッチングレートの異なる複数の導電
性膜を積層する工程処理で形成し、前記第２の電極を、
前記第１の電極を覆う状態で絶縁体層を形成するととも
に前記凹部の前記第１の電極以外の領域の前記絶縁膜を
エッチングして前記第１の基板を露出させる工程処理を
行った後、前記露出した第１の基板上に少なくとも前記
第１の電極を構成する導電性膜と同じ導電性膜を形成す
る工程処理を行って形成することを特徴とするインクジ
ェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１０】前記第１の基板は、所定の導電性の不純
物を含んだシリコン基板であり、前記インクジェット記
録ヘッドの製造方法は、前記凹部の前記第１の電極以外
の領域の前記絶縁膜をエッチングして、前記第１の基板
を露出させる工程処理を経た後、当該第１の基板と同じ
導電型の不純物イオンを注入する工程処理を行うことを
特徴とする請求項９記載のインクジェット記録ヘッドの
製造方法。