JP4307745B2 - 液滴吐出ヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は液滴吐出ヘッド及びインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像記録装置或いは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インクジェットヘッドとしては、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する吐出室（加圧液室、圧力室、液室、インク流路等とも称される。）と、吐出室内の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極とを備え、振動板を静電気力で変形変位させることで吐出室内インクを加圧してノズルからインク滴を吐出させる静電型インクジェットヘッドがある。
【０００３】
このような静電型インクジェットヘッドとしては、従来、特開平６−７１８８２号公報に記載されているように、吐出室の壁面を形成する振動板と電極とを平行に配置したもの（これにより形成されるギャップを「平行ギャップ」と称する。）がある。
【０００４】
また、特開平９−３９２３５号公報に記載されているように、振動板と電極との間にギャップを設け、且つ、電極を階段状に配置することでギャップ寸法が段階的に変化するようにしたもの、或いは、特開平９−１９３３７５号公報に記載されているように振動板に対向して電極を斜めに傾斜させて配置することで振動板と電極との間のギャップの断面形状が振動板側の面（辺）と電極側の面（辺）とで少なくとも一部が非平行になるようにしたもの（このようなギャップを「非平行ギャップ」と称する。）も知られている。
【０００５】
ところで、このような静電型インクジェットヘッドにおいては、振動板と電極との間に形成されるギャップを高精度に形成しなければならないため、従来は、例えば電極を形成する基板（電極基板）としてシリコン基板に酸化膜を形成したもの或いはパイレックスガラスなどの絶縁基板を用いて、酸化膜或いは絶縁基板に所定深さの電極形成用溝を彫り込み、この溝底面に所定厚さの電極を形成することにより、酸化膜或いは絶縁基板の溝以外の部分を振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部とすることで、振動板と電極との間に所定のギャップ長を得るようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の静電型インクジェットヘッドにあっては、振動板と電極との間に平行ギャップを形成する場合でも、電極形成用溝（凹部）深さのバラツキ（ギャップスペーサ部の高さのバラツキ）と、電極厚さのバラツキと、この電極表面に保護絶縁膜を形成する場合には保護絶縁膜の厚さのバラツキがあるために、ギャップ長（振動板面と電極面との間の距離）にバラツキが生じるとともにギャップの微小化にも限界がある。
【０００７】
また、振動板と電極との間に非平行ギャップを形成する場合、特にギャップ長ゼロから始まる非平行ギャップを形成しようとする場合、電極基板に非平行ギャップ形状となる彫り込み部を形成し、この彫り込み部に電極を形成しなければならないので、電極端部或いは電極表面に形成した保護絶縁膜端部が電極基板上面（ギャップスペーサ部上面）からはみ出したり、電極基板上面より低くなるなどして、電極基板表面に段差や凹凸が生じる。
【０００８】
そのため、このような電極基板と振動板を設けた基板（振動板基板或いは流路基板と称する。）を接合することが困難になったり、或いは、電極基板と振動板基板との接合を可能にするための研磨代が大きくなってギャップ長のバラツキが大きくなる。このようにギャップ長にバラツキが生じると、インク滴吐出体積やインク滴速度などの噴射特性にバラツキが生じたり、インク着弾位置がバラついたりして、画像品質が低下することになる。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、インク滴吐出特性のバラツキの少ない液滴吐出ヘッド及び画像品質を向上したインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板にギャップとなる彫り込み部を形成し、彫り込み部は、振動板と、振動板との接合面に形成された液室配列方向における幅が彫り込み部の幅より広く平坦である電極との間の距離であるギャップ長がゼロとなる部位を有する傾斜面で形成される構成としたものである。
【００１３】
ここで、振動板の表面に形成した絶縁膜にギャップとなる彫り込み部を形成している構成とできる。
【００１５】
また、振動板を形成する基板にシリコン基板を用いて、このシリコン基板には彫り込み部或いはギャップを形成する範囲にのみ高濃度ボロン拡散層からなる振動板を形成していることが好ましい。
【００１７】
さらに、吐出室は、高濃度ボロン拡散層を形成した領域内にあることが好ましい。
【００１８】
また、ギャップの開口部は封止されていることが好ましい。ここで、ギャップ内圧を製造途中で大気圧に開放する手段を備えていることが好ましい。
【００１９】
本発明に係るインクジェット記録装置は、本発明に係る液滴吐出ヘッドを搭載したものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。先ず、本発明を適用した液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドの第１実施形態について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図、図２は同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図である。
【００２１】
このインクジェットヘッドは、第一基板である流路基板１と、流路基板１の下側に設けた第二基板である電極基板３と、流路基板１の上側に設けた第三基板であるノズル板４とを積層した構造を有し、インク滴を吐出する複数のノズル５、各ノズル５が連通するインク流路である吐出室６、各吐出室６にインク供給路を兼ねた流体抵抗部７を介して連通する共通液室８などを形成している。
【００２２】
流路基板１にはノズル５が連通する複数の吐出室６及びこの吐出室６の壁面である底部をなす振動板１０（共通電極を兼ねている）を形成する凹部、流体抵抗部７を形成する溝部、共通液室８を形成する凹部を形成している。
【００２３】
そして、この流路基板１の振動板１０の面外方向（電極基板３側）表面には所定の断面形状を有するギャップとなる彫り込み部１２を形成している。この流路基板１の彫り込み部１２のない部分は、後述する個別電極としての電極１５とのギャップ１６を精密に保つギャップスペーサ部１３を形成している。
【００２４】
この流路基板１にはシリコン基板からなるベース基板２１に酸化膜２２を介して活性層基板２３を接合したＳＯＩ基板を用いて、吐出室６などとなる凹部をＫＯＨ水溶液などのエッチング液を用いて異方性エッチングすることにより、酸化膜２２がエッチストップ層となって活性層基板２２からなる振動板１０を形成することができる。
【００２５】
電極基板３には、シリコン基板を用いて、このシリコン基板の表面に熱酸化法などにより酸化膜３ａを形成し、この酸化膜３ａ上に振動板１０に彫り込み部１２で形成されるギャップ１６を介して対向する電極（個別電極）１５を形成し、更にこの電極１５上には保護絶縁膜１７を形成し、これらの電極１５及び保護絶縁膜１７は分離溝１８で各チャンネルに分離している。これらのギャップ１６を介して対向する振動板１０と電極１５によって静電型マイクロアクチュエータを構成している。なお、電極１５は電極基板３の端部付近まで延設して外部駆動回路と接続手段を介して接続するための電極パッド部１５ａを形成している。
【００２６】
ここでは、電極１５をポリシリコン膜で、保護絶縁膜１７をＨＴＯ膜（高温酸化膜：High−Temperature-Oxide）で形成しており、少なくとも、ギャップ１６を形成する彫り込み部１２より広い（大きい）領域で平坦に形成している。このように電極１５及び保護絶縁膜１７を彫り込み部１２より広い領域で平坦に形成することで高精度のギャップ１６を得ることができる。
【００２７】
なお、この電極１５としては、ポリシリコン膜に代えて、タングステンシリサイド膜、チタンシリサイド膜或いはそれらの積層膜などを用いることもできる。また、保護絶縁膜１７としては、ポリシリコンを熱酸化して得られるポリシリコン酸化膜、或いは高温の熱ＣＶＤで形成されるＨＴＯ膜を用いることが好ましい。
【００２８】
保護絶縁膜１７としては、この他、例えば、ＬＰ−ＣＶＤ窒化膜、プラズマ酸化膜、プラズマ窒化膜、スパッタ系絶縁膜或いはそれらの積層膜等を用いることもできるが、これらの保護絶縁膜はその膜中の電子トラップレベルが多く、電気的劣化が早くなる。この場合、電気的劣化を緩和するためにその膜厚を厚くすることもできるが、ギャップ長（振動板１０と電極１５との間の距離）が増加するため駆動電圧を高くしなければならない。
【００２９】
ここで、電極１５と振動板１０との間の彫り込み部１２で形成されるギャップ１６は、ギャップ１６の端においてギャップ長が「０」（ゼロ）になる部位（断面形状でギャップ長ゼロとなる傾斜面）を有している。ギャップ１６の断面形状としては、低電圧駆動を容易にする上で、ガウシャン形状が好ましいが、これ以外の形状であっても適度な傾斜を有することで少なからず低電圧化の効果が得られるため、これに限るものではない。
【００３０】
また、図中では、彫り込み部１２で形成するギャップ１６を顕著に図示しているが、実際のディメンジョンは、例えば、振動板１０の厚さ２μm、振動板１０の幅１２５μｍ、振動板１０の長さ８００μｍ、彫り込み部１２の深さ０．２μｍ、電極１５の厚さ０．３μｍ、電極１５の保護絶縁膜１７の厚さ０．２μｍ、ギャップスペーサ部１３の幅（直接接合される領域の幅）４４μｍというようになる。
【００３１】
これらの流路基板１（より具体的にはギャップスペーサ部１３）と電極基板３（より具体的には保護絶縁膜１７）とは、シリコンの直接接合（ＤＢ：Silicon Direct-Bonding）方法で接合している。
【００３２】
ノズル板４は、金属層或いは金属層と高分子層とを接合した積層部材、樹脂部材、ニッケル電鋳等を用いて、多数のノズル５を形成したものであり、ノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、インクとの撥水性を確保するため、メッキ被膜或いは撥水剤コーティングなどの周知の方法で撥水膜を形成している。また、このノズル板４には共通液室８に外部からインクを供給するためのインク供給口１９を形成している。
【００３３】
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、振動板１０を共通電極とし、電極１５を個別電極として、振動板１０と電極１５との間に駆動電圧を印加することによって、振動板１０と電極１５との間に発生する静電力によって振動板１０が電極１５側に変形変位し、この状態から振動板１０と電極１５間の電荷を放電させること（駆動電圧をゼロにすること）によって振動板１０が復帰変形して、吐出室６の内容積（体積）／圧力が変化することによって、ノズル５からインク滴が吐出される。
【００３４】
すなわち、個別電極とする電極１５にパルス電圧を印加すると、共通電極となる振動板１０との間に電位差が生じて、電極１５と振動板１０の間に静電力が生じる。この結果、振動板１０は印加した電圧の大きさに応じて変位する。その後、印加したパルス電圧を立ち下げることで、振動板１０の変位が復元して、その復元力により吐出室６内の圧力が高くなり、ノズル５からインク滴が吐出される。
【００３５】
この場合、振動板１０に作用する静電力は振動板１０と電極１５との間のギャップ長が短いほど大きくなるので、ギャップ長ゼロの部分から振動板１０の変形が開始されて、変形に従ってギャップ長が短くなるので、低電圧で振動板１０を変形変位させることができ、低電圧駆動化を図ることができる。
【００３６】
そして、このインクジェットヘッドにおいては、振動板１０にギャップ１６となる彫り込み部１２を形成しているので、高精度の非平行ギャップを容易に形成することができる。そして、振動板１０と電極１５との間のギャップ１６を振動板１０そのものに形成した彫り込み部１２によって形成し、電極１５及び保護絶縁膜１７は少なくとも彫り込み部１２より広い（大きい）領域で平坦に形成しているので、高精度の非平行ギャップを容易に形成することができる。
【００３７】
ここで、非平行ギャップは平行ギャップに比較して低電圧化に極めて有利であるということが分かっている。この場合、傾斜の角度にも依存するのであるが、傾斜が緩やかな場合には、振動板１０は電極１５にギャップ長ゼロのギャップ側から滑らかに当接（電極１５に接触）して変位するため、低電圧化の効果だけでなく、吐出室６中の圧力変動を減らし、ノズル５近傍のメニスカス振動を低減させることができる。
【００３８】
したがって、彫り込み部１２で形成するギャップ１６は断面形状でギャップ長ゼロとなる傾斜面を有する形状にすることにより、噴射するインク液滴量やインク噴射速度のバラツキが少なく、制御性がよく、しいては紙面へのインク滴着弾位置精度も向上して、品質の高い印刷が可能となる。
【００３９】
なお、この実施形態では、ガウシアン分布形状のギャップ１６（図は簡単のため三角形状で示してある。）としている。このガウシアン形状は振動板１０の変形形状に合致させたものであり、緩やかな傾斜に比べて滑らかな当接という観点では劣るものの、低電圧化に最も効果があることをシミュレーション及び実験により確認している。
【００４０】
また、このインクジェットヘッドにおいては、ギャップ１６の開口（周囲）がギャップスペーサ部１３で封止されているので、ギャップ１６内に水、埃などの異物が侵入することを防止できる。
【００４１】
次に、本発明の第２実施形態に係るインクジェットヘッドについて図３及び図４を参照して説明する。なお、図３は同ヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図、図４は同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図である。
【００４２】
このインクジェットヘッドは、流路基板１としてシリコン基板を用いて、このシリコン基板に高濃度Ｐ型不純物層（ここでは高濃度ボロン拡散層）３０を形成して、この高濃度ボロン拡散層３０からなる振動板１０を形成している。そして、この振動板１０の面外方向（電極基板２側）にギャップ１６となる彫り込み部１２を形成している。また、吐出室６は高濃度ボロン拡散層３０を形成した領域内で形成している。
【００４３】
ここで、高濃度ボロン拡散層３０からなる振動板１０は彫り込み部１２或いはギャップ１６を形成する範囲にのみ形成している。これにより、後述するようにギャップ１６の形成と振動板用ボロン拡散層３０の形成を１つのマスクで形成できて製造コストを低減できる。
【００４４】
また、振動板１０を高濃度ボロン拡散層３０で形成することにより、前記第１実施形態で説明したＳＯＩ基板の活性層基板を用いて振動板を形成する場合に比べて振動板厚み制御が容易になる。すなわち、数μｍ以下の活性層基板２３を有するＳＯＩ基板はすでに市販されているが、静電型インクジェットヘッドに要求される仕様値を満足するには現段階ではまだ厳しいものがある。例えば、厚さ２μｍの活性層基板２３の場合、そのバラツキによる仕様値は±０．５μｍ程度以下である。これに対し、シリコン基板に高濃度ボロン拡散層を形成して、これをエッチングストップ層としてエッチングストップ（以下ボロンストップという。）させて高濃度ボロン拡散層からなる振動板１０を形成する場合には、例えば２μｍ±０．１〜０．２μｍ程度、或いは、それ以下の厚み制御が可能になる。
【００４５】
次に、この第２実施形態にかかるインクジェットヘッドの製造工程について図５乃至図７を参照して説明する。
先ず、図５（ａ）に示すように、振動板１０及び吐出室６等のベースを形成する流路基板１となるシリコン基板３１（シリコンウエハを用いる。）上に、彫り込み部１２を形成する領域に対応して酸化膜のマスクパターン３３を形成する。そして、同図（ｂ）に示すように、公知の固体拡散法或いは塗布拡散法により、振動板１０の形成を目的とした高濃度ボロン拡散層３０を形成する。このとき、シリコン基板３１の全面にはボロンガラス層３４が形成される。
【００４６】
そこで、同図（ｃ）に示すように、ボロンガラス３４及び酸化膜マスクパターン３３をバッファード弗酸により除去した後、シリコン基板３１の高濃度ボロン拡散層３０側表面に、所望の彫り込み深さに対応したグラデーションパターンを形成したマスク（フォトマスクの1種）を用いて、所望の彫り込み深さ及び断面形状の彫り込み部１２に対応する凹部３５を形成したレジストパターン３６を形成する。
【００４７】
そして、同図（ｄ）に示すように、このレジストパターン３６をドライエッチング技術を用いてシリコン基板３１の表面に転写することで高濃度ボロン拡散層３０に彫り込み部１２を形成する。この場合、レジストパターン３６のエッチングレートをシリコン基板３１（より具体的には高濃度ボロン拡散層３０）のエッチングレートより通常高く設定するが、エッチングレート比に単純に比例して転写されるわけではないので、そのつど所望形状に見合ったレジスト形状、エッチング条件の整合を行うようにする。
【００４８】
その後、同図（ｅ）に示すように、残存しているレジストパターン３６を除去することにより、振動板１０を形成する高濃度ボロン拡散層３０に彫り込み部１２を形成したシリコン基板３１が得られる。
【００４９】
一方、図６（ａ）に示すように、シリコン基板からなる電極基板３上に熱酸化法などで例えば膜厚０．５〜２．０μｍ程度の酸化膜３ａを形成する。なお、酸化膜種はこれに限定されるものではなく、この膜厚は電極１５間の電極基板３を介した容量カップリングを減らすため比較的厚い方が好ましいが、各ビットの静電容量や抵抗、これを駆動するドライバの容量、電圧で適宜設定されるもので、これに限るものではない。
【００５０】
そして、同図（ｂ）に示すように、電極基板３の酸化膜３ａ上に電極１５を形成するためのポリシリコン膜３７を形成する。ここでは、このポリシリコン膜３７を低抵抗化するためにリンをイオン注入して熱拡散した。
【００５１】
なお、ポリシリコン膜３７への低抵抗化用の不純物導入は、これに限るものではなく、その他の公知技術を用いても良いが、注入法を用いることで、ポリシリコン表面のマイクロラフネスを最も小さくすることができる。また、成膜中に不純物を導入する通称ドープドポリシリコンも比較的表面性は良いが、低抵抗化に準じて膜厚を厚くする場合には表面性が低下することを確認している。また、拡散源を用いたデポ拡散による方法ではポリシリコンの結晶成長が著しく表面ラフネスが大きくなることも確認している。電極材料して、ポリシコン膜３７以外にもタングステンシリサイドやチタンシリサイド或いはこれらの積層膜などを用いることもできる。
【００５２】
続いて、このポリシコン膜３７表面に振動板１０と電極１５との間の絶縁を図るため、保護絶縁膜１７となる高温の熱ＣＶＤで形成するＨＴＯ膜（高温酸化膜）３８を成膜する。なお、保護絶縁膜１７は例えばポリシコン膜３７を熱酸化して得られるポリシコン酸化膜とすることもできる。
【００５３】
そして、こＨＴＯ膜３８の表面を鏡面研磨する。この研磨工程は表面のモホロジーを改善して、電極基板３と流路基板１となるシリコン基板３１を容易に直接接合するためにある。この研磨工程は、表面のモホロジィを改善するのが目的であるので、極力少ない研磨量がよいが、研磨面のマイクロラフネスが表面モホロジィ１ｎｍ程度以下になるまで研磨する必要があり、具体的には０．００５〜０．２μｍ程度の研磨量によって所望の研磨面を得ることができる。
【００５４】
なお、研磨量はポリシリコン膜３７及び／又はＨＴＯ膜３８の表面モホロジィによって適宜決められるもので上記研磨量の範囲に限るものではない。また、ポリシリコン膜３７のモホロジィはポリシリコン形成方法（成膜方法、低抵抗化用の不純物導入方法、不純物活性化方法等）や膜厚によって異なるため、それ応じて適宜研磨量の設定が必要であるが、上記研磨量の範囲で研磨量がばらつくというものでもない。このような研磨工程を行わない場合には、直接接合時の接合強度が極端に弱くなり、接合面に発生するボイドも多くなって、全く接合しないこともある。
【００５５】
また、半導体ＬＳＩ等の作製に使用するＳＯＩ基板の形成には、通常０．３ｎｍ程度以下のモホロジィが必要とされているが、本発明の場合、後工程において電極基板２と流路基板１となるシリコン基板３１との剥がれが発生しない程度の接合強度を得られればよく、実験により、表面モホロジィ１ｎｍを越えない範囲であれば、このような接合が可能であることを確認している。
【００５６】
次に、同図（ｃ）に示すように、このポリシリコン膜３７及びＨＴＯ膜３８に公知の写真製版技術及びエッチング技術を用いて分離溝１８を形成することで、各チャンネルのポリシリコン膜３７からなる電極１５及びＨＴＯ膜３８からなる保護絶縁膜１７に分離する。このとき、電極１５及び保護絶縁膜１７の積層膜のパターンは、前述した流路基板１となるシリコン基板３１に形成した彫り込み部１２より広い範囲（大きいパターン）とし、最上層の保護絶縁膜１７表面はその範囲において前述した表面研磨処理により平坦になっている。
【００５７】
次に、図７（ａ）に示すように、流路基板１となるシリコン基板３１と電極基板３を直接接合で接合する。このとき、シリコン基板３１には前述したように彫り込み部１２（ギャップ１６を形成する部分）のみに高濃度ボロン拡散層３０を形成し、ギャップスペーサ部１３となる部分には高濃度ボロン拡散層３０を形成していないので、シリコン基板３１の研磨工程を経ることなく電極基板３との直接接合を行うことができる。
【００５８】
すなわち、高濃度ボロン拡散層３０を形成した場合、通常、表面のマイクロラフネスが大きなるため、ボロン拡散面を他のシリコン基板に接合する場合においては、シリコン基板の表面を研磨するなどしてマイクロラフネスを小さくすることが必要となる。これに対し、このシリコン基板３１には電極基板３と接合するギャップスぺーサ部１３を避けて高濃度ボロン拡散層３０を形成しているので、接合面（ギャップスぺーサ部１３の表面）でのマイクロラフネスの発生がなく、シリコン基板３１表面を研磨することなく電極基板３（シリコン基板である。）と直接接合を行うことができるのである。
【００５９】
次に、同図（ｂ）に示すように、シリコン基板３１に吐出室６などの流路パターン用の凹部３８などを彫り込み、吐出室６及び高濃度ボロン拡散層３０からなる振動板１０などを形成して流路基板１を得る。なお、ここでは、流路基板１に結晶面方位（１１０）のシリコン基板を用いて、１０wt％〜３０wt％程度のＫＯＨ水溶液にて異方性エッチングし、この異方性エッチングの際のマスクは、減圧ＣＶＤ或いはプラズマＣＶＤによる窒化膜或いは酸化膜と窒化膜の積層膜をパターニングして用いた。
【００６０】
その後、同図（ｃ）に示すように、流路基板１上にノズル５を形成したノズル板４を接合して、所望のインクジェットヘッドを完成する。
【００６１】
ここで、上述した第１、第２実施形態係るインクジェットヘッドにおいて非平行ギャップの形成が容易になることについて、比較例として示す図８及び図９を参照して説明する。
上述したように、各実施形態ではギャップ１６を振動板１０に彫り込んだ彫り込み部１２で形成しており、また、電極１５（より具体的に保護絶縁膜１７表面）が彫り込み部１２より広い範囲で平坦である、つまり、彫り込み部１２（或いはギャップ１６）の領域より保護絶縁膜１７と電極１５の領域の方を大きく形成しているので、ギャップ形状、彫り込み深さを制御性よく均一に作製することができ、滑らかな当接が可能なギャップゼロの非平行形状を容易に形成することができる。
【００６２】
これに対して、電極基板３に凹部を形成してこの凹部に電極１５を形成する場合、つまり、電極基板３の接合部と電極１５ (或いは保護絶縁膜１７を含む積層膜）とが異なる層になっている場合には、少なからず正負の段差が発生し、所望のギャップ長が得られなかったり、場合によっては直接接合ができなくなる。
【００６３】
すなわち、例えば図８（ａ）に示すように、電極基板３の酸化膜３ａに電極形成用の溝である凹部４１を形成し、この凹部４１の底面に電極１５及び保護絶縁膜１７を積層して構成した場合に、保護絶縁膜１７の表面が電極基板３の接合部４３の接合面より低くなると、同図（ｂ）に示すように、流路基板１となるシリコン基板３１を接合することはできるが、ギャップ１６の長さ（電極と振動板の距離）が凹部４１の深さバラツキ、電極１５の厚さバラツキ、保護絶縁膜１７の厚さバラツキによる影響を受けることになり、ギャップ長がばらつくことになる。
【００６４】
また、例えば図９（ａ）に示すように、電極基板３の酸化膜３ａに電極形成用の溝である凹部４１を形成し、この凹部４１の底面に電極１５及び保護絶縁膜１７を積層して構成した場合に、保護絶縁膜１７の表面が電極基板３の接合部４３の接合面より高くなると、同図（ｂ）に示すように、流路基板１となるシリコン基板３１を電極基板３に接合することが不可能になる。
【００６５】
したがって、振動板１０にギャップ１６となる彫り込み部１２を形成する場合には、電極１５を彫り込み部１２より広い範囲、すなわち電極基板３と流路基板１との接合部（ギャップスペーサ部１３）を含む領域で平坦面とすることが好ましい。
【００６６】
次に、本発明の第３実施形態に係るインクジェットヘッドについて、図１０及び図１１を参照して説明する。なお、図１０は同ヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図、図１１は同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図である。このインクジェットヘッドは、電極基板３の酸化膜３ａ上にポリシリコン膜からなる電極１５を形成し、各電極１５表面及び各電極１５間の分離溝１８内にＨＴＯ膜からなる保護絶縁膜１７を形成したものである。
【００６７】
なお、ここでも電極１５となるポリシリコン膜にはリンをイオン注入して熱拡散することで低抵抗化したが、低抵抗化用の不純物導入はこれに限るものでなく、また、電極１５は、ポリシリコン膜のみならず、タングステンシリサイド膜、チタンシリサイド膜、或いはそれらの積層膜などを用いることもできる。また、保護絶縁膜４７としてＨＴＯ膜を使用しているのは、ＨＴＯ膜が表面反応型であって電極１５間の分離溝１８を確実に埋め込めることができるとともに、絶縁品質が高いからであるが、表面反応型の保護絶縁膜はこれに限るものではない。さらに、電極１５及び保護絶縁膜４７の積層膜のパターンは、振動板１０上の彫り込み部１２より広い領域（大きいパターン）で平坦面としている。
【００６８】
また、流路基板１としては、前述した第１実施形態のＳＯＩ基板を用いて振動板１０を活性層基板で形成した流路基板１、或いは第２実施形態のシリコン基板に高濃度ボロン拡散層を形成してこれで振動板１０を形成した流路基板１のいずれでも用いることができる。したがって、両実施形態のいずれでも良いことを示すため、流路基板１の詳細な図示は省略している（以下の実施形態の説明でも同様である。）。
【００６９】
このようなインクジェットヘッドを製造するには、シリコン基板からなる電極基板３の酸化膜３ａ上に電極材料であるポリシリコン膜を成膜し、このポリシリコン膜に公知の写真製版技術及びエッチング技術により、例えば０．５μｍ幅の分離溝１８を形成して各チャンネル毎の電極１５に分離した後、電極１５上に保護絶縁膜１７としてのＨＴＯ膜を成膜するとともに、このＨＴＯ膜で分離溝１８を埋め込む。その後、保護絶縁膜１７の表面を鏡面研磨し、流路基板１となるシリコン基板との直接接合が可能な表面にする。なお、その後の流路基板１となるシリコン基板との直接接合工程以降については前記第２実施形態のインクジェットヘッドの製造工程として説明したと同様である。
【００７０】
このように構成したインクジェットヘッドによれば、前記第１、第２実施形態と同様な作用効果が得られるとともに、電極１５間の分離溝１８を保護絶縁膜１７で完全に埋め込んでいるため、電極基板３表面がすべて平坦になり、ギャップ１６の周囲を完全に封止することができる。また、これにより、後述するように、ギャップ１６内を大気圧で使用する場合において、連通孔を形成しても、電極パッド部１５ａから大気の流通や水の流入、例えばダイシング工程時における水の流入がなく、しかも、電極パッド部１５ａを封止する工程を経ることなく、大気流通や水の流入を防ぐことができる。
【００７１】
次に、本発明の第４実施形態に係るインクジェットヘッドについて図１２及び図１３を参照して説明する。なお、図１２は同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図、図１３は同ヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図である。
このインクジェットヘッドは、流路基板１の振動板１０の電極側表面と電極基板３の電極１５の振動板側表面のいずれにも保護絶縁膜４７、１７を形成したものである。
【００７２】
このように振動板１０と電極１５表面のいずれにも保護絶縁膜４７、１７を形成した場合には、振動板１０と電極１５のいずれか一方の表面に形成した場合に比べて残留電荷が低減することを実験により確認している。
【００７３】
すなわち、静電型インクジェットヘッドにおいて、そのメカニズムの詳細は不明であるが、振動板１０と電極１５との間の印加電圧をオフした場合においても、見かけ上電極１５間に電荷が残留するという現象が確認されている。この影響を回避するため種々の電気的手段を講じるのであるが、電極１５表面及び振動板１０表面の双方に保護絶縁膜４８，１７を有している場合には、この影響が少ないことが確認されている。
【００７４】
次に、本発明の第５実施形態に係るインクジェットヘッドについて図１４及び図１５を参照して説明する。なお、図１４は同ヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図、図１５は同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図である。
このインクジェットヘッドは、流路基板１の振動板１０の電極側表面に保護絶縁膜を兼ねる酸化膜４８を形成し、この酸化膜４８にギャップ１６となる彫り込み部１２を形成したものである。
【００７５】
なお、ここでは電極１５側には保護絶縁膜１７を形成していないが、上記第４実施形態で説明したように、電極１５側にも保護絶縁膜１７を形成する方が絶縁性確保や残留電荷の回避には有効である。
【００７６】
このインクジェットヘッドのように振動板１０に形成した絶縁膜（酸化膜）４８に彫り込み部１２を形成することで、振動板１０自体に彫り込み部１２を形成する場合に比べて、非平行形状のギャップ制御性（ギャップ精度）が向上する。すなわち、彫り込み部１２をエッチングで形成する場合においては、彫り込み部１２のギャップ精度はレジストマスクとの選択比やエッチング安定性に起因するが、酸化膜４８を加工する場合の方がシリコン基板を加工する場合より制御性が高くなる。
【００７７】
なお、振動板１０の絶縁膜４８に彫り込み部１２を形成すると、振動板１０に彫り込み部１２を形成する場合（前記第１乃至第４実施形態の場合）に比べて、絶縁膜４８の厚み分だけ振動板１０と電極１５間の距離が長くなるので、その分ギャップ１６の実効電界をロスすることになり、非平行ギャップとすることによる低電圧化の効果は若干小さくなる。ただし、絶縁膜４８としての酸化膜の誘電率（比誘電率：３．８）は空気（比誘電率：１）の約４倍であるため、低電圧化の効果の減殺も僅かである。ギャップ１６となる彫り込み部１２を振動板１０或いは絶縁膜４８のいずれに形成するかは、その目的によって選択すれば良いが、プロセス面を重視した場合には、彫り込み部１２を絶縁膜４８に形成する方が振動板１０に形成する場合よりも有利と考えられる。
【００７８】
次に、本発明の第６実施形態に係るインクジェットヘッドについて図１６及び図１７を参照して説明する。なお、図１６は同ヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図、図１７は同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図である。
このインクジェットヘッドは、流路基板１のギャップ１６となる彫り込み部１２を熱酸化とその部分の除去より形成したものである。ここでの彫り込み部１２は平行ギャップを形成する形状としている。
【００７９】
このようにギャップ用彫り込み部１２の形成を熱酸化とその部分の除去により形成することで、レジストマスクを用いた或いは写真製版技術を用いた彫り込み部の形成工程よりもギャップ精度及び再現性が向上する。
【００８０】
そこで、この第６実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程について図１８及び図１９を参照して説明する。
先ず、図１８（ａ）に示すように、流路基板１となるシリコン基板３１に直接接合する面の表面荒れを防ぐためのバッファ酸化膜５４を成膜し、このバッファ酸化膜５４上に酸化防止マスクとなるＬＰ−ＣＶＤ窒化膜、ＬＰ−ＳｉＮ膜等などの減圧窒化膜を形成して、これらを公知の写真製版技術及びエッチング技術を用いてパターニングして、バッファ酸化膜５４及び窒化膜５５のマスクパターンを形成する。
【００８１】
そして、同図（ｂ）に示すように、上記窒化膜５５を酸化マスクとして、所望のギャップ１６を得るための熱酸化を行って酸化膜５６を形成する。例えば、ギャップ長０．２μｍのギャップ１６を得るためには、厚さ約０．４４μｍ程度の酸化膜５６を形成すればよい。
【００８２】
次に、同図（ｃ）に示すように、酸化膜５６を除去する。ここでは酸化膜５６をバッファード弗酸で除去した。次いで、同図（ｄ）に示すように、窒化膜５５及びバッファ酸化膜５４を順次除去する。ここでは、窒化膜５５を熱燐酸で除去した。これにより、シリコン基板３１に熱酸化とその部分の除去により彫り込み部１２が形成される。
【００８３】
そこで、図１９に示すように、前述した第２実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程で説明した同様の工程で、シリコン基板３１を電極基板３に直接接合し、シリコン基板３１に吐出室６等の凹部及び振動板１０を形成した後、ノズル板４を接合してインクジェットヘッドを完成する。
【００８４】
このように、熱酸化とその除去によりギャップとなる彫り込み部１２を形成することにより、酸化膜５６の膜厚制御がエッチング深さ制御に比べて高いため、レジストマスク或いは写真製版技術を使った彫り込み部の形成に比べて、高いギャップ精度と再現性を得ることができる。
【００８５】
なお、ここでは、平行ギャップ形状となる彫り込み部を形成しているが、マスクパターンに工夫を施すことにより非平行形状のギャップ形成が可能である。ただし、グラデーションマスクを用いたフォトリソ技術とエッチング転写技術を用いた場合に比べると、自由度が少なく幾分制限が加わる。
【００８６】
次に、本発明の第７実施形態に係るインクジェットヘッドについて図２０及び図２１を参照して説明する。なお、図２０は同ヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図、図２１は同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図である。
このインクジェットヘッドは、振動板１０を形成するための高濃度ボロン拡散層３０をギャップ１６となる彫り込み部１２のみに形成し、或いはギャップ用彫り込み部１２を形成する領域にのみ高濃度ボロン拡散層３０を形成した（いずれであるかは製造工程上の違いである。）ものであり、前記第６実施形態におけると同様な熱酸化とその部分の除去を行うことで彫り込み部１２を形成したものである。
【００８７】
このように振動板１０の形成に使用する、より具体的にはボロンストップに利用する高濃度ボロン拡散層３０を、ギャップ１６となる彫り込み部１２のみに形成し、或いはギャップ用彫り込み部１２を形成する領域にのみ形成することで、後に直接接合するギャップスぺーサ部１３の表面モホロジーが低下せず、表面性のよい接合面を確保することができ、接合信頼性が向上することは前述したとおりである。
【００８８】
そこで、この第７実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程の一例について図２２及び図２３を参照して説明する。
先ず、図２２（ａ）に示すように、流路基板１となるシリコン基板３１に直接接合する面の表面荒れを防ぐためのバッファ酸化膜５４を成膜し、このバッファ酸化膜５４上に酸化防止マスクとなるＬＰ−ＣＶＤ窒化膜、ＬＰ−ＳｉＮ膜等などの減圧窒化膜を形成して、これらを公知の写真製版技術及びエッチング技術を用いてパターニングして、バッファ酸化膜５４及び窒化膜５５のマスクパターンを形成する。
【００８９】
そして、同図（ｂ）に示すように、上記窒化膜５５を酸化マスクとして、所望のギャップ１６を得るための熱酸化を行って酸化膜５６を形成する。例えば、ギャップ長０．２μｍのギャップ１６を得るためには、厚さ約０．４４μｍ程度の酸化膜５６を形成すればよい。
【００９０】
次に、同図（ｃ）に示すように、バッファード弗酸などで酸化膜５６を除去すした後、同図（ｄ）に示すように、公知の固体拡散法或いは塗布拡散法により振動板１０の形成を目的とした高濃度ボロン拡散層３０を形成する。このとき、シリコン基板３１の全面にはボロンガラス層３４が形成される。
【００９１】
そこで、同図（ｅ）に示すように、ボロンガラス３４及び窒化膜５５並びにバッファ酸化膜５４をバッファード弗酸により除去することで、振動板１０を形成する高濃度ボロン拡散層３０を彫り込み部１２のみに形成した流路基板１となるシリコン基板３１が得られる。
【００９２】
その後、図２３に示すように、前述した第２実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程で説明したと同様の工程で、シリコン基板３１を電極基板３に直接接合し、シリコン基板３１に吐出室６等の凹部及び振動板１０を形成した後、ノズル板４を接合してインクジェットヘッドを完成する。
【００９３】
次に、この第７実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程の他の例について図２４を参照して説明する。
先ず、同図（ａ）に示すように、流路基板１となるシリコン基板３１に直接接合する面の表面荒れを防ぐためのバッファ酸化膜５４を成膜し、このバッファ酸化膜５４上に酸化防止マスクとなるＬＰ−ＣＶＤ窒化膜、ＬＰ−ＳｉＮ膜等などの減圧窒化膜を形成して、これらを公知の写真製版技術及びエッチング技術を用いてパターニングして、バッファ酸化膜５４及び窒化膜５５のマスクパターンを形成する。
【００９４】
次に、同図（ｂ）に示すように、バッファ酸化膜５４及び窒化膜５５をマスクとして、公知の固体拡散法或いは塗布拡散法により振動板１０の形成を目的とした高濃度ボロン拡散層３０を形成する。このとき、シリコン基板３１の全面にはボロンガラス層３４が形成される。
【００９５】
そこで、ボロンガラス３４をバッファード弗酸により除去した後、同図（ｃ）に示すように、上記窒化膜マスク層５５を酸化マスクとして、所望のギャップ５１を得るための熱酸化を行い、酸化膜５６を形成する。例えば、ギャップ長０．２μｍのギャップ５１を得るためには、厚さ約０．４４μｍ程度の酸化膜５６を形成すればよい。次に、同図（ｄ）に示すように、バッファード弗酸にて酸化膜５６を除去する。
【００９６】
次いで、同図（ｅ）に示すように、窒化膜５５及びバッファ酸化膜５４を順次除去する。ここでは、窒化膜５５を熱燐酸で除去した。これにより、シリコン基板３１にギャップ１６となる領域のみ高濃度ボロン拡散層３０が形成されて熱酸化とその部分の除去により彫り込み部１２が形成される。
【００９７】
その後、前記図２３に示すように、前述した第２実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程で説明したと同様の工程で、シリコン基板３１を電極基板３に直接接合し、シリコン基板３１に吐出室６等の凹部及び振動板１０を形成した後、ノズル板４を接合してインクジェットヘッドを完成する。
【００９８】
上述した各製造工程のいずれにおいても、ギャップ形成と振動板用高濃度ボロン拡散層の形成を1つのマスク（窒化膜５５）で行うことができて、製造工程が簡単になり、低コスト化を図れる。
【００９９】
次に、本発明の第８実施形態に係るインクジェットヘッドについて図２５及び図２６を参照して説明する。なお、図２５は同ヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図、図２６は同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図である。
このインクジェットヘッドは、流路基板１となるシリコン基板に振動板１０を形成するための高濃度ボロン拡散層３０を形成し、この高濃度ボロン拡散層３０を熱酸化するときの増速酸化を利用して、高濃度ボロン拡散層領域の酸化膜を自己選択的に厚く成膜した後、その酸化膜を除去することで、ギャップ１６となる彫り込み部１２を形成したものである。
【０１００】
このように高濃度ボロン拡散層の増速酸化とその酸化膜の除去によって彫り込み部１２を形成することで、ギャップ形成を簡単な工程で低コストに行うことができるようになり、ヘッドの低コスト化を図れる。
【０１０１】
そこで、この第８実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程について図２７及び図２８を参照して説明する。
先ず、図２７（ａ）に示すように、振動板１０及び吐出室６等のベースを形成する流路基板１となるシリコン基板３１（シリコンウエハを用いる。）上に、彫り込み部１２を形成する領域に対応して酸化膜のマスクパターン３３を形成する。そして、同図（ｂ）に示すように、公知の固体拡散法或いは塗布拡散法により、振動板１０の形成を目的とした高濃度ボロン拡散層３０を形成する。このとき、シリコン基板３１の全面にはボロンガラス層３４が形成される。
【０１０２】
そこで、同図（ｃ）に示すように、ボロンガラス３４及び酸化膜マスクパターン３３をバッファード弗酸により除去した後、同図（ｄ）に示すように、シリコン基板３１に熱酸化処理を施す。このとき、ボロン拡散層３０の増速酸化現象を利用することにより、ボロン拡散層３０に対応する領域の酸化膜５６を自己選択的に厚く成膜する。
【０１０３】
そして、同図（ｅ）に示すように、バッファード弗酸などで酸化膜５６を除去する。これにより、シリコン基板３１に所望のギャップ１６となる彫り込み部１２が形成される。
【０１０４】
その後、図２８に示すように、前述した第２実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程で説明したと同様の工程で、シリコン基板３１を電極基板３に直接接合し、シリコン基板３１に吐出室６等の凹部及び振動板１０を形成した後、ノズル板４を接合してインクジェットヘッドを完成する。
【０１０５】
ここで、ギャップ用の彫り込み部を形成する高濃度ボロン拡散層３０の形成領域と吐出室６の形成領域との関係について前述した第７実施形態で用いた図２０と図２９とを参照して説明する。
前述したように、振動板１０を形成する高濃度ボロン拡散層３０は、接合面（ギャップスペーサ部１３表面）にマイクロラフネスが発生しないように彫り込み部１２を形成する範囲或いはギャップ１６を形成する範囲にのみ形成する。この場合、吐出室６は、図２０に示すように、高濃度ボロン拡散層３０を形成した領域内に形成する。
【０１０６】
これに対して、吐出室６の大きさが高濃度ボロン拡散層３０を形成した領域よりも大きくなると、ボロンストップが働かないため、図２９に示すように、流路基板１と振動板１０が一部、或いは全部分離することになるので、振動板１０の固定端がわずかな接合部のみになって振動板強度が弱くなる。
【０１０７】
したがって、吐出室６を高濃度ボロン拡散層３０を形成した領域内に形成することで、デバイスの強度が向上し、また、歩留まりが向上する。
【０１０８】
次に、振動板１０或いは振動板１０の絶縁膜４７にギャップ１６となる彫り込み部１２を形成することによるギャップ開口の封止効果について図３０乃至図３２を参照して説明する。
本発明に係るインクジェットヘッドでは、図３０にも示すように、振動板１０或いは振動板１０の絶縁膜４７にギャップ１６となる彫り込み部１２を形成しているので、ギャップ１６の開口部（周囲）が完全に封止される。
【０１０９】
したがって、シリコンウエハから各ヘッドチップに分離するとき（ダイシング時）、図３０に示すように電極パッド部１５ａに対応する流路基板１の一部１ａを除去していても、水がギャップ１６内に流入することがなく、プロセスが単純化して、低コスト化を図ることができる。また、ギャップ１６の開口部（周囲）が封止されているため、湿度や温度などの使用環境に左右されることがなく、湿度の高い環境下では結露により水玉或いは水分子が架橋となって振動板１０が電極基板３側に固着する現象を回避することができる。
【０１１０】
これに対して、図３１に示すように、電極基板６３の酸化膜６３ａに電極形成溝（凹部）６４を形成して、この電極形成溝６４の底面に電極６５を形成し、電極６５表面に保護絶縁膜６７を成膜し、電極形成溝６４以外の部分をギャップ６６を規定するギャップスペーサ部６８としたヘッド構成の場合、ギャップ６６が電極パッド部５５ａ側の開口部６６ａを通じて開放される。また、図３２に示すように、電極形成溝６４と開口部６６ａとの間に凸部６３ｂを形成したヘッド構成も考えられる。
【０１１１】
ところが、これらの図３１或いは図３２のヘッド構造では、ギャップ６６が開口部６６ａを通じて開放されており、開口部６６ａを完全に封止することが困難であるので、ウェハ上に形成しヘッドチップ群をダイシングによって個々のチップに分割するときに、開口部６６ａからギャップ６６に水が流入することになる。
【０１１２】
これを防ぐためには、図３１及び図３２に示すように、流路基板１の電極パッド部１５ａに対応する部分１ａを残してダイシング（チップ化）した後に、その部分１ａを除去して電極パッド部１５ａを開口するという工程を採らなければならない。そのため、チップ毎に電極引出し用開口部の形成が必要となり、ウェハプロセスのメリットが半減する。また、ウェハ状態で電極引出し用開口部の形成を行なった場合には、ダイシング前に、電極引き出し用開口部を封止することなく開口部６６ａのみを予め封止しておかなければならないが、このような封止は後工程の熱履歴等を考えるとかなりの困難である。
【０１１３】
したがって、本発明に係るインクジェットヘッドのように振動板側（振動板１０自体或いはその表面に保護絶縁膜４７）に彫り込み部１２を形成してギャップ１６を形成することで、簡単にギャップ１６の周囲を完全に封止することができ、ギャップ１６が開口することによる不都合を回避できる。
【０１１４】
次に、本発明の第９実施形態に係るインクジェットヘッドについて図３３及び図３４を参照して説明する。なお、図３３は同ヘッドのノズル板を省略した上面説明図、図３４は図３６のＡ−Ａ線に沿う振動板長手方向の模式的断面説明図である。
【０１１５】
このインクジェットヘッドでは、電極基板３の保護絶縁膜１７に、各ギャップ１６に連通する連通路７１を形成するとともに、各連通路７１が連通する共通連通路７２を設け、流路基板１に共通連通路７２の端部を大気に開放する大気開放口７３を形成している。これらの連通路７１、共通連通路７２及び大気開放口７３によって製造途中でギャップ内圧を大気圧に解放する手段を構成している。
【０１１６】
ここで、これらの連通路７１、共通連通路７２及び大気開放口７３は、電極引き出し用開口部（電極取り出し部）やダイシングライン上を避けて設形成している。これにより、ダイシング時に水等が流入することがなくなる。また、大気開放口７３は、振動板１０と同様な処理を行って、つまり、流路基板１を大気開放口７３の部分では振動板１０と同程度の厚さにして、必要な時点で、突き当てたり、或いはレーザービーム等により貫通できるようにしている。
【０１１７】
このように構成したので、製造途中でギャップ内圧を大気圧に容易に解放することができ、噴射効率の低下、噴射特性のバラツキを低減することができる。すなわち、封止したギャップ１６内は通常、正圧か、負圧のどちらかになる。例えば、前述した電極基板３と流路基板１（シリコン基板３１）の直接接合を減圧中で実施すると、ギャップ１６内はある程度の減圧状態に保持される。この場合、振動板１０と電極１５との間に電圧を印加する前に振動板１０が極端に変形していると、噴射効率が低くなるだけでなく、駆動電圧バラツキ、吐出インク量や吐出インク速度のバラツキ、インク滴着弾位置のバラツキ等の種々のバラツキが生じるので、大気、窒素或いは希ガス中等でギャップ１６内を大気圧に開放することが好ましい。そこで、このインクジェットヘッドでは、ギャップ１６内を大気開放するための連通路７１、共通連通路７２及び大気開放口７３を設けているのである。
【０１１８】
なお、電極１５間の分離溝１８に隙間があると、この隙間から共通連通路７２を通じて、ダイシング時或いはその他の洗浄時において水の流入が起こりうるので、大気圧開放と水の流入防止を完全に図るには、前記第３実施形態のインクジェットヘッドのように電極分離溝１８を保護絶縁膜１７で平坦に且つ隙間なく完全に埋め込むことが好ましい。
【０１１９】
次に、本発明に係るインクジェットヘッドを搭載した本発明に係るインクジェット記録装置の機構部の概要について図３５及び図３６を参照して簡単に説明する。なお、図３５は本発明に係るインクジェット記録装置の一例を説明する斜視説明図、図３６は同記録装置の機構部の説明図である。このインクジェットヘッド記録装置は、記録装置本体８１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インクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへのインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部８２等を収納し、給紙カセット８４或いは手差しトレイ８５から給送される用紙８３を取り込み、印字機構部８２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８６に排紙する。
【０１２０】
印字機構部８２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９１と従ガイドロッド９２とでキャリッジ９３を主走査方向（図３９で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ９３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明に係るインクジェットヘッドからなるヘッド９４をインク滴吐出方向を下方に向けて装着し、キャリッジ９３の上側にはヘッド９４に各色のインクを供給するための各インクタンク（インクカートリッジ）９５を交換可能に装着している。
【０１２１】
このインクカートリッジ９５から上記インク供給口１９を介してインクをヘッド９４内に供給する。ここで、インク供給口１９は、上記実施形態までの例ではインク噴射面（ノズル板４装着面）側に設けているが、その反対側（裏面側、ベース基板側）或いは側面側に設けてもよく、これに限るものではない。
【０１２２】
また、キャリッジ９３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド９１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９２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ９３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ９７で回転駆動される駆動プーリ９８と従動プーリ９９との間にタイミングベルト１００を張装し、このタイミングベルト１００をキャリッジ９３に固定している。
【０１２３】
また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド９４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズル５を有する１個のヘッドでもよい。
【０１２４】
一方、給紙カセット８４にセットした用紙８３をヘッド９４の下方側に搬送するために、給紙カセット８４から用紙８３を分離給装する給紙ローラ１０１及びフリクションパッド１０２と、用紙８３を案内するガイド部材１０３と、給紙された用紙８３を反転させて搬送する搬送ローラ１０４と、この搬送ローラ１０４の周面に押し付けられる搬送コロ１０５及び搬送ローラ１０４からの用紙８３の送り出し角度を規定する先端コロ１０６とを設けている。搬送ローラ１０４は副走査モータ１０７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【０１２５】
そして、キャリッジ９３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１０４から送り出された用紙８３を記録ヘッド９４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１０９を設けている。この印写受け部材１０９の用紙搬送方向下流側には、用紙８３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１１、拍車１１２を設け、さらに用紙８３を排紙トレイ８６に送り出す排紙ローラ１１３及び拍車１１４と、排紙経路を形成するガイド部材１１５，１１６とを配設している。
【０１２６】
また、キャリッジ９３の移動方向右端側にはヘッド９４の信頼性を維持、回復するための信頼性維持回復機構（以下「サブシステム」という。）１１７を配置している。キャリッジ９３は印字待機中にはこのサブシステム１１７側に移動されてキャッピング手段などでヘッド９４をキャッピングされる。
【０１２７】
なお、上記各実施形態においては、振動板変位方向とノズル滴吐出方向が同じになるサイドシュータ方式で説明しているが、振動板変位方向とノズル滴吐出方向が直交するサイドシュータ方式にすることもできる。また、本発明は、インクジェットヘッド以外にも、例えば、インク以外の液滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する液滴吐出ヘッドにも適用することでき、さらに、マイクロモータ、マイクロポンプ、その他のマイクロアクチュエータなどにも適用することができる。
【０１２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、振動板にギャップとなる彫り込み部を形成し、彫り込み部は、振動板と、振動板との接合面に形成された液室配列方向における幅が彫り込み部の幅より広く平坦である電極との間の距離であるギャップ長がゼロとなる部位を有する傾斜面で形成される構成としたので、ヘッドの低電圧駆動化、噴射特性の向上を図れ、滴吐出特性のバラツキが低減する。
【０１３１】
ここで、振動板の表面に形成した絶縁膜にギャップとなる彫り込み部を形成しているので、ギャップ精度が向上してインク滴吐出特性のバラツキが低減するとともに、特に高精度の非平行ギャップを容易に形成することができるようになる。
【０１３３】
また、振動板を形成する基板にシリコン基板を用いて、このシリコン基板には彫り込み部或いはギャップを形成する範囲にのみ高濃度ボロン拡散層からなる振動板を形成することで、ギャップの形成と振動板用の高濃度ボロン拡散層の形成を１つのマスクで形成することができるようになり、高精度のギャップを簡単なプロセスで低コストに形成することができる。
【０１３５】
さらに、吐出室は、高濃度ボロン拡散層を形成した領域内にあることで、製造歩留まりが向上するとともに、振動板の強度を確保できる。
【０１３６】
また、ギャップの開口部は封止されていることで、チップ化時に水等がギャップ内に侵入することを容易に防止することができるようになり、製造プロセスの簡略化を図れる。この場合、ギャップ内圧を製造途中で大気圧に開放する手段を備えることで、簡単にギャップ内圧を大気圧開放するこができてインク滴吐出特性のバラツキを抑えることができる。
【０１３７】
本発明に係るインクジェット記録装置によれば、インク滴を吐出させるインクジェットヘッドが上記液滴吐出ヘッドのいずれかである構成としたので、インク滴吐出特性やインク滴着弾位置精度が向上し、画像品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図
【図２】同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図
【図３】本発明の第２実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図
【図４】同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図
【図５】同ヘッドの流路基板となるシリコン基板の製造工程を説明する説明図
【図６】同ヘッドの電極基板の製造工程を説明する説明図
【図７】同ヘッドの製造工程を説明する説明図
【図８】同ヘッドと比較するヘッドの一例を説明する説明図
【図９】同ヘッドと比較するヘッドの他の例を説明する説明図
【図１０】本発明の第３実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図
【図１１】同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図
【図１２】本発明の第４実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図
【図１３】同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図
【図１４】本発明の第５実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図
【図１５】同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図
【図１６】本発明の第６実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図
【図１７】同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図
【図１８】同ヘッドの流路基板となるシリコン基板の製造工程を説明する説明図
【図１９】同ヘッドの製造工程を説明する説明図
【図２０】本発明の第７実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図
【図２１】同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図
【図２２】同ヘッドの流路基板となるシリコン基板の製造工程の一例を説明する説明図
【図２３】同ヘッドの製造工程を説明する説明図
【図２４】同ヘッドの流路基板となるシリコン基板の他の製造工程を説明する説明図
【図２５】本発明の第８実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図
【図２６】同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図
【図２７】同ヘッドの流路基板となるシリコン基板の製造工程を説明する説明図
【図２８】同ヘッドの製造工程を説明する説明図
【図２９】本発明に係るインクジェットヘッドにおける吐出室と高濃度ボロン層の関係の説明に供する比較のためのヘッドの振動板短手方向の模式的断面説明図
【図３０】本発明にかかるインクジェットヘッドにおけるギャップ開口の封止による効果の説明に供するヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図
【図３１】同じくギャップ開口の封止による効果の説明に供する比較のためのヘッドの一例の振動板長手方向の模式的断面説明図
【図３２】同じくギャップ開口の封止による効果の説明に供する比較のためのヘッドの他の例の振動板長手方向の模式的断面説明図
【図３３】本発明の第９実施形態に係るインクジェットヘッドのノズル板を省略した上面説明図
【図３４】図３３のＡ−Ａ線に沿う振動板長手方向の模式的断面説明図
【図３５】本発明に係るインクジェット記録装置の機構部の概略斜視説明図
【図３６】同記録装置の側断面説明図
【符号の説明】
１…流路基板、３…電極基板、４…ノズル板、５…ノズル、６…吐出室、１０…振動板、１２…彫り込み部、１５…電極、１６…ギャップ、１７…保護絶縁膜、１８…分離溝、３０…高濃度ボロン拡散層、７３…大気開放口。

Claims (7)

1. インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する吐出室と、この吐出室の壁面を形成する振動板と、この振動板にギャップを介して対向する電極とを有し、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルからインク滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記振動板に前記ギャップとなる彫り込み部を形成し、
   前記彫り込み部は、前記振動板と、前記振動板との接合面に形成された液室配列方向における幅が前記彫り込み部の幅より広く平坦である前記電極との間の距離であるギャップ長がゼロとなる部位を有する傾斜面で形成される
   ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板の表面に形成した絶縁膜に前記ギャップとなる彫り込み部を形成していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
3. 請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板を形成する基板がシリコン基板であり、このシリコン基板には前記彫り込み部或いは前記ギャップを形成する範囲にのみ高濃度ボロン拡散層からなる振動板が形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
4. 請求項３に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記吐出室は、前記高濃度ボロン拡散層を形成した領域内にあることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ギャップの開口部は封止されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
6. 請求項５に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ギャップ内圧を製造途中で大気圧に開放する手段を備えていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
7. インク滴を吐出させるインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置において、前記インクジェットヘッドが前記請求項１乃至６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドからなることを特徴とするインクジェット記録装置。

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