【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク滴を吐出するノズル孔と、このノズル孔が連通する吐出室と、この吐出室の少なくとも一つの壁面を形成する振動板と、この振動板に対向配置した電極とを有し、前記振動板を電極との間で発生させる静電力によって変形させて前記インク滴を吐出させるインクジェットヘッドにおいて、振動板用外部電極を前記振動板と同一平面に設けたことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記振動板用外部電極と個別電極用外部電極との段差が２μｍ以内であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記振動板用外部電極と個別電極用外部電極とを略一列に配置したことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記振動板と振動板用外部電極を第１の基板に形成し、前記電極及び個別電極用外部電極を第２の基板に形成して、前記第１の基板のうち少なくとも前記第２の基板の前記個別電極用外部電極に対応する領域を含む部分が前記振動板用外部電極を残して除去されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記振動板と振動板用外部電極が第１の基板に形成され、前記振動板用外部電極には金属層が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記振動板用外部電極の金属層は多層構造であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記金属層のうちの前記第１の基板と接触する層がシリコンとオーミック性接触が可能な金属であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記金属層のうちの最表面層がハロゲン系エッチング活性種に耐性を有する金属であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載のインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法において、前記振動板及び振動板用外部電極を形成する第１の基板と前記電極及び個別電極用外部電極を形成する第２の基板とを、前記振動板と電極との間で所定の間隔を設けて接合した後、前記第１の基板に前記振動板を形成するときに、この第１の基板のうち、少なくとも前記第２の基板の個別電極用外部電極を含む領域に対応する領域及び前記振動板用外部電極を形成する部分を含むコンタクト部を前記振動板と同じ厚さに形成する工程と、前記コンタクト部のうちの前記振動板用外部電極を形成する領域以外の領域を除去する工程とを含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記第１の基板が単結晶シリコン基板からなり、前記第２の基板がガラス基板からなり、前記第１の基板にＳiＯ2膜のギャップスペーサを形成し、若しくは前記第２の基板に凹部を形成して、前記振動板と電極との間で所定の間隔が形成される状態にして、前記第１の基板と前記第２の基板とを陽極接合することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１１】
請求項９に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記第１の基板及び第２の基板がいずれも単結晶シリコン基板からなり、前記第１の基板及び／又は第２の基板にＳiＯ2膜のギャップスペーサを形成し、前記振動板と電極との間で所定の間隔が形成される状態にして、前記第１の基板と前記第２の基板とを直接接合することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記コンタクト部の前記振動板用外部電極を形成する部分以外の部分を除去する工程の前に、前記振動板用外部電極を形成する部分にエッチングに対して耐性を有する保護膜を成膜することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１３】
請求項９乃至１１のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記コンタクト部の前記振動板用外部電極を形成する部分以外の部分を除去する工程の前に、前記第１の基板のエッチングによる除去領域以外の領域にエッチングに対して耐性を有する保護膜を成膜することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記振動板の開口部の短辺をｘ、前記コンタクト部の短辺をｙ、前記第１基板の厚さをａとしたとき、少なくとも（ａ／ｘ）＞１、（ａ／ｙ）＜１の関係を充足することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１５】
請求項９乃至１４のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記第１の基板をエッチングするときに前記コンタクト部のうちの前記振動板用外部電極を形成する部分とこれに隣接する前記個別電極用外部電極との間の部分を残すことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記振動板の開口部の短辺をｘ、前記コンタクト部の短辺をｙ、前記振動板用外部電極の短辺をｚ、前記第１基板の厚さをａとしたとき、少なくとも（ａ／ｘ）＞１、（ａ／ｚ）＞１、（ａ／ｙ）＜１の関係を充足することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１７】
請求項９に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記第２の基板に形成する前記電極の前記振動板に対向する部分にはＰ型又はＮ型不純物層を形成し、前記コンタクト部には耐熱性の高い耐熱膜をシート状に形成し、両者の間に不純物層と金属膜との接続孔を配置した電極構成とすることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１８】
請求項１乃至８のいずれかに記載のインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法において、前記振動板及び振動板用外部電極を形成する第１の基板となるシリコンウエハに前記電極及び個別電極用外部電極を形成する第２の基板を接合した後、前記第１の基板にエッチングで前記吐出室を含む流路パターンを形成するときに前記振動板と前記第２の基板の個別電極用外部電極を含む領域に対応する領域及び前記振動板用外部電極を形成する部分を含むコンタクト部とを残し、前記シリコンウエハを個々のヘッドチップに切断した後、前記コンタクト部のうちの前記個別電極用外部電極に対応する領域を除去することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記振動板用外部電極を形成するときに、この振動板用外部電極を形成する部分にシリコンに比較してエッチング速度が遅い金属層を形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２０】
請求項９乃至１９のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記エッチングマスクとしてエッチングプロセスで生成物を生じない材質のエッチングマスクを用いることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記エッチングマスクの材質が石英であることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記エッチングマスクの材質がアルミナであることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２３】
請求項１ないし８のいずれかに記載のインクジェットヘッドを搭載していることを特徴とする画像形成装置。
[Claims]
[Claim 1]
The diaphragm has a nozzle hole for ejecting ink droplets, a discharge chamber through which the nozzle hole communicates, a diaphragm forming at least one wall surface of the discharge chamber, and an electrode arranged to face the diaphragm. An inkjet head in which an external electrode for a diaphragm is provided on the same plane as the diaphragm in an inkjet head that is deformed by an electrostatic force generated between the electrodes and ejects the ink droplets.
2.
The inkjet head according to claim 1, wherein the step between the external electrode for the diaphragm and the external electrode for the individual electrode is within 2 μm.
3.
The inkjet head according to claim 1 or 2, wherein the external electrodes for the diaphragm and the external electrodes for individual electrodes are arranged in a substantially row.
4.
In the inkjet head according to any one of claims 1 to 3, the diaphragm and the external electrode for the diaphragm are formed on the first substrate, and the electrode and the external electrode for the individual electrode are formed on the second substrate. The inkjet head is characterized in that at least a portion of the first substrate including a region corresponding to the external electrode for the individual electrode of the second substrate is removed leaving the external electrode for the diaphragm.
5.
In the inkjet head according to any one of claims 1 to 3, the diaphragm and the external electrode for the diaphragm are formed on the first substrate, and the metal layer is formed on the external electrode for the diaphragm. Characterized inkjet head.
6.
The inkjet head according to claim 5, wherein the metal layer of the external electrode for the diaphragm has a multi-layer structure.
7.
The inkjet head according to claim 6, wherein the layer of the metal layer in contact with the first substrate is a metal capable of making ohmic contact with silicon.
8.
The inkjet head according to claim 6 or 7, wherein the outermost surface layer of the metal layers is a metal having resistance to halogen-based etching active species.
9.
In the method for manufacturing an inkjet head according to any one of claims 1 to 8, the first substrate for forming the diaphragm and the external electrode for the diaphragm and the external electrode for the electrode and the individual electrode are formed. Of the first substrate, when the diaphragm is formed on the first substrate after joining the second substrate to be formed at a predetermined distance between the diaphragm and the electrode. A step of forming at least a contact portion including a region corresponding to a region including an external electrode for an individual electrode of the second substrate and a portion forming the external electrode for a diaphragm to the same thickness as the diaphragm, and the contact. A method for manufacturing an inkjet head, which comprises a step of removing a region other than a region forming the external electrode for a diaphragm in the portion.
10.
In the method for manufacturing an inkjet head according to claim 9, the first substrate is made of a single crystal silicon substrate, the second substrate is made of a glass substrate, and a gap spacer of a SiO 2 film is provided on the first substrate. The first substrate and the second substrate are used as an anode by forming or forming a recess in the second substrate so that a predetermined distance is formed between the diaphragm and the electrode. A method for manufacturing an inkjet head, which comprises joining.
11.
In the method for manufacturing an inkjet head according to claim 9, both the first substrate and the second substrate are made of a single crystal silicon substrate, and the SiO 2 film is formed on the first substrate and / or the second substrate. An inkjet head characterized in that a gap spacer is formed so that a predetermined distance is formed between the diaphragm and the electrode, and the first substrate and the second substrate are directly bonded to each other. Production method.
12.
In the method for manufacturing an inkjet head according to any one of claims 9 to 11, the external electrode for a diaphragm is used before the step of removing a portion of the contact portion other than the portion forming the external electrode for the diaphragm. A method for manufacturing an inkjet head, which comprises forming a protective film resistant to etching on a portion to be formed.
13.
In the method for manufacturing an inkjet head according to any one of claims 9 to 11, etching of the first substrate is performed before a step of removing a portion of the contact portion other than the portion forming the external electrode for the diaphragm. A method for manufacturing an inkjet head, which comprises forming a protective film having resistance to etching in a region other than the region removed by etching.
14.
In the method for manufacturing an inkjet head according to claim 12 or 13, when the short side of the opening of the diaphragm is x, the short side of the contact portion is y, and the thickness of the first substrate is a, at least A method for manufacturing an inkjet head, which satisfies the relationship of (a / x)> 1 and (a / y) <1.
15.
In the method for manufacturing an inkjet head according to any one of claims 9 to 14, the portion of the contact portion that forms the external electrode for the diaphragm when etching the first substrate and the portion adjacent thereto. A method for manufacturing an inkjet head, which comprises leaving a portion between an external electrode for an individual electrode.
16.
In the method for manufacturing an inkjet head according to claim 15, the short side of the opening of the diaphragm is x, the short side of the contact portion is y, the short side of the external electrode for the diaphragm is z, and the first substrate. A method for manufacturing an inkjet head, which satisfies the relationship of at least (a / x)> 1, (a / z)> 1, and (a / y) <1 when the thickness of is a.
17.
In the method for manufacturing an inkjet head according to claim 9, a P-type or N-type impurity layer is formed on a portion of the electrode formed on the second substrate facing the diaphragm, and the contact portion is heat-resistant. A method for manufacturing an inkjet head, characterized in that a heat-resistant film having high properties is formed in a sheet shape, and an electrode configuration is provided in which a connection hole between an impurity layer and a metal film is arranged between the two.
18.
In the method for manufacturing an etching head for manufacturing an inkjet head according to any one of claims 1 to 8, the electrode and the individual electrode are used on a silicon wafer as a first substrate for forming the diaphragm and the external electrode for the diaphragm. After joining the second substrate on which the external electrode is formed, when the flow path pattern including the discharge chamber is formed on the first substrate by etching, the external electrode for the individual electrode of the vibrating plate and the second substrate is formed. After cutting the silicon wafer into individual head chips, leaving the region corresponding to the region including the region and the contact portion including the portion forming the external electrode for the vibrating plate, the external electrode for the individual electrode in the contact portion. A method for manufacturing an inkjet head, which comprises removing a region corresponding to an electrode.
19.
In the method for manufacturing an inkjet head according to claim 18, when the external electrode for a diaphragm is formed, a metal layer having an etching rate slower than that of silicon is formed in a portion where the external electrode for the diaphragm is formed. A method for manufacturing an inkjet head.
20.
The method for manufacturing an inkjet head according to any one of claims 9 to 19, wherein an etching mask made of a material that does not produce a product in the etching process is used as the etching mask.
21.
The method for manufacturing an inkjet head according to claim 20, wherein the material of the etching mask is quartz.
22.
The method for manufacturing an inkjet head according to claim 21, wherein the material of the etching mask is alumina.
23.
An image forming apparatus comprising the inkjet head according to any one of claims 1 to 8.
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はインクジェットヘッド及びその製造方法、画像形成装置に関し、特に静電力を用いるインクジェットヘッド及びその製造方法、同ヘッドを備える画像形成装置に関する。
[0001]
[Industrial application field]
The present invention relates to an inkjet head and its manufacturing method and an image forming apparatus , and more particularly to an inkjet head using electrostatic force and its manufacturing method and an image forming apparatus including the head .
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、工程増加を招くことなく、外部回路への接続手段を容易に接続できる外部電極を有して高密度化可能なインクジェットヘッド及びその製造方法、同ヘッドを備える画像形成装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and an inkjet head capable of increasing the density by having an external electrode capable of easily connecting a connecting means to an external circuit without increasing the number of processes and a method for manufacturing the inkjet head. , An object of the present invention is to provide an image forming apparatus including the same head.
請求項２２のインクジェットヘッドの製造方法は、上記請求項２１のインクジェットヘッドの製造方法において、エッチングマスクの材質がアルミナである構成とした。
請求項２３の画像形成装置は、上記請求項１ないし８のいずれかのインクジェットヘッドを搭載した構成とした。
The method for manufacturing the inkjet head according to claim 22 is the method for manufacturing the inkjet head according to claim 21, wherein the material of the etching mask is alumina.
The image forming apparatus according to claim 23 is configured to include the inkjet head according to any one of claims 1 to 8.
なお、上記各実施形態においては、振動板と電極とが平行に対向するインクジェットヘッドの例で説明したが、振動板と電極とが非平行な状態で対向する、つまり、ギャップが断面形状で振動板側の辺と電極側の辺が非平行になる形状、例えば、ギャップがリニアに大きくなる形状、或いは曲面形状を有するインクジェットヘッドにも同様に適用することができる。また、前述したように、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（画像記録装置）に上記各実施形態のインクジェットヘッドを搭載することができる。
In each of the above embodiments, the example of the inkjet head in which the diaphragm and the electrode face each other in parallel has been described, but the diaphragm and the electrode face each other in a non-parallel state, that is, the gap vibrates in a cross-sectional shape. The same can be applied to an inkjet head having a shape in which the side on the plate side and the side on the electrode side are non-parallel, for example, a shape in which the gap increases linearly, or a curved surface shape. Further, as described above, the inkjet heads of the above embodiments can be mounted on an image forming apparatus (image recording apparatus) such as a printer, a facsimile, a copying apparatus, or a plotter.
請求項２２のインクジェットヘッドの製造方法によれば、上記請求項２１のインクジェットヘッドの製造方法において、エッチングマスクの材質がアルミナである構成としたので、接続手段との接続性の信頼性を向上することができる。
請求項２３の画像形成装置によれば、本発明に係るインクジェットヘッドを搭載しているので、外部回路とインクジェットヘッドとを容易に接続することができる。
According to the method for manufacturing an inkjet head according to claim 22, in the method for manufacturing an inkjet head according to claim 21, the material of the etching mask is alumina, so that the reliability of connectivity with the connecting means is improved. be able to.
According to the image forming apparatus of claim 23, since the inkjet head according to the present invention is mounted, the external circuit and the inkjet head can be easily connected.