JP2001047627A

JP2001047627A - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JP2001047627A
Application number: JP22474599A
Authority: JP
Inventors: Yoichiro Miyaguchi; 耀一郎宮口; Takeshi Takemoto; 武竹本
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-08-09
Filing date: 1999-08-09
Publication date: 2001-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】コストが高くなる。【解決手段】振動板１２を有する第１ガラス基板１と
電極１５を設けた第２ガラス基板２とをＳｉＯ₂膜１
３、１８を介して接合した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェットヘッドに
関し、特に静電型インクジェットヘッドに関する。

【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（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
トヘッドは、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（圧力室、加圧液室、液室、イン
ク流路等とも称される。）と、この吐出室内のインクを
加圧するエネルギーを発生するエネルギー発生手段とを
備えて、エネルギー発生手段を駆動することで吐出室内
インクを加圧してノズル孔からインク滴を吐出させるも
のであり、記録の必要なときにのみインク滴を吐出する
インク・オン・デマンド方式のものが主流である。

【０００３】従来、吐出室内のインクを加圧するエネル
ギーを発生するエネルギー発生手段として、圧電素子を
用いて吐出室の壁面を形成する振動板を変形させて吐出
室内容積を変化させてインク滴を吐出させるようにした
もの（特開平２−５１７３４号公報参照）、或いは、発
熱抵抗体を用いて吐出室内でインクを加熱して気泡を発
生させることによる圧力でインク滴を吐出させるように
したもの（特開昭６１−５９９１１号公報参照）などが
知られている。

【０００４】しかしながら、前者の圧電素子を用いる方
式においては、吐出室に圧力を生じさせるために振動板
に圧電素子のチップを貼り付ける工程が複雑であり、高
速、高印字品質に対する限界があること、後者のインク
を加熱する方式においては、圧電素子を用いる場合の問
題は生じないものの、発熱抵抗体の急速な加熱、冷却の
繰り返し、気泡消滅時の衝撃によって、発熱抵抗体がダ
メージを受けるために、総じてインクジェットヘッドの
寿命が短くなるなどの不都合がある。

【０００５】そこで、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、振動板と電極との間に発生させ
る静電力によって振動板を変形させることで、吐出室内
容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型インクジ
ェットヘッドが提案されている。

【０００６】このような静電型インクジェットヘッドに
おいても、高解像度の画像を高速に印字するためには、
ノズルやインク流路である吐出室、吐出室の壁面を形成
する振動板などを高密度に配置する必要があることか
ら、一般に、液室側には結晶面方位（１１０）のシリコ
ン基板を用いて異方性エッチングで吐出室等を形成し、
電極側にパイレックスガラスなどのガラス基板やシリコ
ン基板を用いて両者を接合するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな高密度配置の静電型インクジェットヘッドにシリコ
ン基板を用いる場合、シリコンウエハを用いて複数のヘ
ッドチップを作製して分割するようにしてもコストが高
くなるという課題がある。

【０００８】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、低コストの静電型インクジェットヘッドを提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るインクジェットヘッドは、インク流路
となる凹部又は貫通穴及び振動板を有する第1ガラス基
板と、振動板に対して少なくとも一端部側に連続的に傾
斜する傾斜領域を有する電極を設けた第２ガラス基板と
を接合した構成とした。また、第１ガラス基板にはノズ
ルを形成するための第３ガラス基板を接合した構成とし
た。

【００１０】ここで、ガラス基板同士は０．０５〜０．
５μｍの厚さのＳｉＯ₂層を介して接合することが好ま
しい。また、ガラス基板同士はガラス界面を活性化して
化学結合で接合することができる。この場合、ガラス界
面の活性化は、ガラス界面のアルカリイオンを溶出除去
し、フッ素イオンによるＳｉＯ₂を部分溶出させて行う
ことができ、或いは、ガラス界面のアルカリイオンを溶
出除去し、多価金属イオンにイオン交換して行うことが
できる。さらに、ガラス基板同士は多価金属表面に亜鉛
化層を形成した層を介して接合することができる。

【００１１】さらに、ガラス基板同士は、大気圧、加圧
０．１〜１０ｋｇ／ｃｍ²、加熱２００〜４００℃の条
件下で接合し、或いは、１気圧減圧以下、加圧０．１〜
１０ｋｇ／ｃｍ²、加熱２００〜４００℃の条件下で接
合し、若しくは、還元性ガス又は不活性ガス雰囲気、加
圧０．１〜１０ｋｇ／ｃｍ²、加熱２００〜４００℃の
条件下で接合することができる。

【００１２】また、電極は振動板に対して少なくとも一
端部側に直線的又は曲線的に傾斜する傾斜領域を有する
構成とすることができる。この場合、電極は少なくとも
傾斜領域の始点が直接又は絶縁膜を介して振動板と接触
している構成とすることが好ましい。

【００１３】

【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。図１は本発明の第１実施形態
に係るインクジェットヘッドの長手方向の断面説明図、
図２は同ヘッドの短手方向の断面説明図である。

【００１４】このインクジェットヘッドは、吐出室及び
振動板等を有する液室基板である第１ガラス基板１と、
この第１ガラス基板１の下側に設けた電極を設ける電極
基板である第２ガラス基板２と、ノズル連通路等を形成
するための天板である第３ガラス基板３とを備え、複数
（便宜上１個のみ図示する。）のインク滴を吐出するノ
ズル４、各ノズル４がノズル連通路５を介して連通する
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インク室８
などを形成している。

【００１５】第１ガラス基板１には、吐出室６を形成す
る貫通穴１０と共通インク室８を形成する貫通穴１１を
形成し、第２ガラス基板２側面に吐出室６の壁面を形成
するＮｉ或いはＮｉ−Ｃｒなどからなる振動板１２を設
け、この振動板１２の第２ガラス基板２側面にはＳｉＯ
₂膜１３を成膜している。

【００１６】また、第２ガラス基板２にはギャップを形
成するための凹部１４を形成して、この凹部１４底面に
振動板１２に対向する電極（第２の電極）１５を設け、
振動板１２と電極１５との間にギャップ１６を形成し、
これらの振動板１２と電極１５とによってアクチュエー
タ部を構成している。

【００１７】そして、電極１５の表面及び第２ガラス基
板２の第１ガラス基板１側面にはＳｉＯ₂膜１７、１８
を成膜している。なお、第１ガラス基板１のＳｉＯ₂膜
１３と第２ガラス基板２のＳｉＯ₂膜１７、１８との膜
厚は、両者を合わせて５０〜５０００Å（０．０５〜
０．５μｍ）の範囲内にすることが好ましい。膜厚が
０．０５μｍ未満では電極１５の保護膜としての十分な
機能を果たさなくなり、０．５μｍを越えると、振動板
１２と電極１５との間のギャップ１６が大きくなりすぎ
るか、実効的なギャップ（ここではＳｉＯ₂膜１３、１
７表面間のギャップ）が小さくなりすぎる。

【００１８】また、電極１５としては、Ａｌ、Ａｌ合
金、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｍｏ等の金
属材料や、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ等の高融点金属などを用い
ることができる。そして、電極１５は、長手方向の一方
側から振動板１２に対して直線的に傾斜する傾斜領域１
５ａと、この傾斜領域１５ａに連続して振動板１２に平
行な底部領域１５ｃと、傾斜領域１５ａに連続して第２
ガラス基板２の上部に形成した上部領域１５ｄを有して
いる。ここで、電極１５の膜厚を３００〜１０００Åの
範囲内にすることで段差を小さくして且つ有効な傾斜領
域を形成することができる。なお、電極１５の短手方向
では振動板１２に対して平行な面として間隔（＝空隙、
実効ギャップ）を設けている。

【００１９】そして、電極１５の傾斜領域１５ａの始点
１９はＳｉＯ₂膜１８、１３を介して振動板１２に接触
させている。また、電極１５の上部領域１５ｄもＳｉＯ
₂膜１８、１３を介して振動板１２に接触させている。

【００２０】ギャップ１６の断面形状は、電極１５に傾
斜領域１５ａを設けていることから長手方向一端部から
スロープ（傾斜）を有し、スロープの終点（最下点）か
ら所定の間隔で平行になる形状となる。このギャップ１
６の短辺方向、長辺方向の長さ、ギャップ深さ（ギャッ
プ寸法）等の寸法は、使用目的、変位範囲、駆動する電
圧等により選択されるが、一般的には、短辺長さ６０〜
５００μｍ、長辺長さは２００〜４０００μｍ、ギャッ
プ深さとしては０．１〜０．８μｍの範囲で設定され
る。

【００２１】第３ガラス基板３にはノズル４及びノズル
連通路５を形成する溝部２１と、流体抵抗部７を形成す
る溝部２２と、共通インク室８に外部からインクを供給
するインク供給口２３を形成している。そして、この第
３ガラス基板３の第１ガラス基板１側面にもＳｉＯ₂膜
２４を形成している。

【００２２】そして、第１ガラス基板１と第２ガラス基
板２とをＳｉＯ₂膜１３、１８を介して接合している。
また、第１ガラス基板１と第３ガラス基板３もＳｉＯ₂
膜２４を介して接合している。これらのガラス基板１、
２或いはガラス基板１、３は、界面の活性化（ＳｉＯ
*）の化学結合による接合、或いは化学処理による界面
活性化を行った後加熱及び加圧による接合、若しくは界
面活性化の化学処理を行った後陽極接合などで接合する
ことができる。

【００２３】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１２と電極１５（いずれか一方を共
通電極とし、他方を個別電極とする。）との間に駆動電
圧を印加することによって静電力によって振動板１２が
変形変位して、吐出室６の内容積が変化することによっ
てノズル４からインク滴が吐出される。

【００２４】このインクジェットヘッドにおいては、振
動板の変位駆動方式として振動板１２を電極１５に当接
させないで状態で電極１５側に変位させて、この状態か
ら放電して振動板１２を復帰させることでインク滴を吐
出させる非当接駆動方式も可能であるが、振動板１２を
電極１５に当接するまで変位させて、この状態から放電
して振動板１２を復帰させることでインク滴を吐出させ
る当接駆動方式の方が安定したインク滴吐出を行うこと
ができる。

【００２５】ここで、電極１５は上部領域１５ｄから傾
斜領域１５ａの始点１９までが振動板１２に接触して実
効的なギャップ長が「０」であるので、駆動電圧を印加
したとき上部領域１５ｄから傾斜領域１５ａの始点１９
までの部分でクーロン力（静電力）が発生し、極めて低
電圧で振動板１２が変形変位を開始する。

【００２６】すなわち、静電アクチュエータは振動板１
２と電極１５との間に発生する静電力と振動板１２の剛
性力の釣り合いにより動作するが、この静電力は２つの
電極間の距離ｔの二乗に反比例するので、電極間距離ｔ
が小さいほどより低い電圧Ｖで所望の静電力を得ること
ができる。

【００２７】したがって、振動板１２と電極１５との間
のギャップ１６は振動板１２の端部側が小さくなってい
るために、駆動電圧の印加に従って振動板１２の変位は
距離ｔが小さい端部から開始する。この時の変位開始電
圧は、振動板中央部の変位開始電圧より低い。そして、
振動板１２の端部の変位開始に従い、振動板１２と電極
１５との間隔が順次小さくなり、小さな電圧増加で大き
な変位量が得られる。

【００２８】そして、このインクジェットヘッドでは、
振動板１２と電極１５とは上述したように電極１５の上
部領域１５ａ及び傾斜領域始点１９が振動板１２に接触
しているので、振動板１２は実効的なギャップ長「０」
から変位を開始し、より低電圧で変位を開始させること
ができると共に、傾斜領域始点１９が振動板１２に接触
していることから振動板１２の変位開始位置のバラツキ
が低減する。

【００２９】さらに、このインクジェットヘッドは、電
極１５は傾斜領域１５ａに連続して振動板１２に対して
平行な底部領域１５ｃを有していることから、振動板１
２の一端部から他端部に向かって直線的に傾斜させた場
合に比べて、振動板１２の最大変位領域を大きくとるす
ることができ、十分なインク滴体積でインク滴を吐出さ
せることができる。また、電極１５は長手方向でのみ傾
斜領域１５ａを持たせて短手方向は振動板１２に対して
平行な面に形成しているので、第１ガラス基板との接合
で凹凸の精度が高くなり、相互干渉（複数のチャンネル
間での影響）が少なくなる。

【００３０】次に、このインクジェットヘッドの第１ガ
ラス基板１と第２ガラス基板２との接合、或いは第１ガ
ラス基板１と第３ガラス基板３との接合というガラス基
板同士の接合について図３及び図４をも参照して説明す
る。

【００３１】先ず、２つのガラス基板は加圧及び加熱に
よって接合することができる。つまり、ガラス基板のガ
ラス界面のＮａＳｉＯ₃（Ｎａ、Ｋ、Ｃａ）は加熱によ
る移動性を有することから、加熱することによって、他
方面にＳｉＯ₂の非化学量論組成であるＳｉＯ_(2-x)を形
成する。そこで、ガラス基板を貼り合わせて０．５〜１
０ｋｇ／ｃｍ²、２５０〜４００℃の加圧及び加熱を１
時間程度行うことによって、表面反応が生じて２つのガ
ラス基板を接合することができる。なお、この接合方法
は青板ガラス同士の接合に用いることはできない。

【００３２】また、２つのガラス基板は陽極接合で接合
することができる。つまり、図３に示すように、ガラス
基板３１とガラス基板３２とをＳｉＯ₂層３３を介して
貼り合わせ、２００℃以上の高温状態で電界を印加する
と、特に青板ガラスはＮａ⁺伝導度でガラス内部抵抗が
小さいので、ＳｉＯ₂に電界が集中する。そこで、Ｓｉ
Ｏ₂界面とＮａＳｉＯ₃ ^-との間でＨ₂Ｏの脱水とＳｉ-Ｏ-
Ｓｉの化学結合が起こり、２つのガラス基板３１、３２
が接合される。

【００３３】さらに、ガラス界面の化学処理を行って接
合することができる。つまり、図４に示すように、ガラ
ス基板３２のガラス界面のＮａ、Ｋ、Ｃａイオン（アル
カリイオン）は、８０℃−３０分の熱Ｈ₂ＳＯ₄処理で溶
出するので、次に、ＢＨＦ（ＨＦとＮＨ₄ＯＨ）で５分
程度エッチングすることによってガラス界面を活性化す
る。

【００３４】これにより、ガラス基板３２のガラス界面
にはＮａＳｉＯ₃ ^-、ＨＳｉＯ₃ ^-、Ｓｉ-ＯＨが付与され
る。これにクリーンなＳｉＯ₂面３３を有するガラス基
板３１を貼り合わせ、０．５〜１０ｋｇ／ｃｍ２で加圧
し、２００℃以上で加熱しながら１時間程度保持するこ
とにより、脱水反応とＳｉ-Ｏ-Ｓｉの結合が起こり接合
することができる。

【００３５】すなわち、フッ酸（ＨＦ）でガラス表面を
ライトエッチングすると、ガラスの安定したＮａ₂Ｓｉ
Ｏ₃の一部であるＳｉＯ₂がＨ₂ＳｉＦ₆として一部溶出す
る。この溶出した部分は、化学結合が欠損した状態を表
面につくり、化学的に活性状態になる。この場合、空気
中に放置すると、酸素により酸化して安定化するので、
好ましくは３０分以内程度で貼り合わせて加熱接合す
る。

【００３６】さらに、ガラス基板の表面にイオン交換で
多価金属を付与することで、他方のガラス基板のガラス
界面の酸素イオンを共有することで化学結合を起こして
接合することができる。通常、イオン交換することで、
ＳｉＯＨ、ＳｉＯ（ＯＨ）が表面に形成され、加熱時の
脱水反応があり、このとき活性化したＳｉ-Ｏが他方の
ガラスのＳｉと反応して結合する。

【００３７】ガラス基板表面の多価金属イオンへのイオ
ン交換は、金属元素、例えば、Ｃｓ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉ
ｎ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｕ、Ａｇ等
のイオンの１種又は２種以上の組み合わせをイオン注入
機で注入して行ったり、ガラス基板からカチオンの脱離
溶出処理後、スパッタ法、ＥＢ電子ビーム法、イオンプ
レーティング法などで多価金属イオンの金属蒸着膜を形
成し、或いは多価金属イオン溶液中に含浸して行うこと
ができる。

【００３８】この場合、多価金属表面に亜酸化膜層を形
成して、他方のガラス基板のＳｉＯ _(2-x)との反応性接
合を行うことができる。このとき、加圧・加熱法、陽極
接合法のいずれを用いることもできる。

【００３９】次に、接合条件について説明すると、加圧
は０．１〜１０ｋｇ／ｃｍ²、加熱は２００〜４００℃
が好ましく、このとき、大気圧下でもよく、或いは、１
気圧減圧以下でもよく、また、雰囲気は還元性ガス（Ｈ
₂等）又は不活性ガス（Ｎ₂、Ａｒ、Ｈｅなど）下でもよ
い。

【００４０】大気圧中でも接合する界面に接する大気の
量は少量であるので、接合を行うことができる。しか
し、より好ましくは、１気圧減圧下であり、これにより
脱水、余分な酸素を除去して妨害反応を防止し、接合反
応を促進することができる。また、還元性ガスや不活性
ガス雰囲気中で行うことにより、酸素ガスによる妨害反
応を制限して効率よく接合することができる。

【００４１】このようにインク流路を形成する凹部又は
貫通穴と振動板を有する第１ガラス基板と電極を設けた
第２ガラス基板とを接合し、或いは、第１ガラス基板に
ノズル等を形成するための第３ガラス基板を接合してヘ
ッドを構成することで、コストを低減することができ、
また、膨張係数が同等の材料で接合することができて内
部応力が極めて少なくなる。

【００４２】また、振動板に対向する電極は、長手方向
で、振動板に対して連続的に傾斜する傾斜領域と、この
傾斜領域に連続して振動板に対して平行な底部領域とを
有することで、インク滴体積を確保しつつ効率的に低電
圧で駆動することが可能になる。

【００４３】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５及び図６を参照して説明す
る。なお、図５は同ヘッドの長手方向の断面説明図、図
６は同ヘッドの長手方向の模式的説明図である。

【００４４】このインクジェットヘッドにおいては、電
極１５は長手方向の両側から振動板１２に対して傾斜す
る傾斜領域１５ａ，１５ａと、この傾斜領域１５ａ、１
５ａに連続して振動板１２に平行な底部領域１５ｃと、
傾斜領域１５ａ、１５ａに連続して第２ガラス基板２の
上部に形成した上部領域１５ｄ、１５ｄを有している。

【００４５】そして、この場合、図５に示すように、イ
ンク流路である吐出室６に対応する振動板１２の長さを
Ｌ、電極１５の底部領域１５ｃの長さをｌとしたとき、
ｌ／Ｌが０．１以上の関係にあり、且つ、振動板１２と
電極１５の底部領域１５ｃとの間隔をＨとしたとき、２
Ｈ／（Ｌ−ｌ）が１／１０を越えないようにしている。

【００４６】この場合、ｌ／Ｌの値が０．１未満になる
と、実効的な底部領域１５ｃを形成できなくなって十分
な滴体積Ｍｊを確保できなくなる。このｌ／Ｌの値は、
実効的な底部領域１５ｃを確保するためには０．５以上
にすることが好ましい。また、２Ｈ／（Ｌ−ｌ）の値が
１／１０を越えると、傾斜領域１５ａの傾斜角度が大き
くなりすぎて、十分に低電圧化を図ることが困難にな
る。この２Ｈ／（Ｌ−ｌ）の値は、十分な低電圧化を図
るためには１／５０を越えないことが好ましい。

【００４７】このように、電極の長手方向の両側から傾
斜領域を形成する場合、インク流路に対応する振動板の
長さＬ、電極の底部領域の長さｌとしたとき、ｌ／Ｌが
０．１以上の関係にあり、且つ、振動板と電極の底部領
域との間隔をＨとしたとき、２Ｈ／（Ｌ−ｌ）が１／１
０を越えないように構成することで、滴体積Ｍｊを確保
した効率的な低電圧駆動を確実に行うことができる。

【００４８】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７乃至図９を参照して説明す
る。なお、図７は同ヘッドの長手方向の断面説明図、図
８は同ヘッドの短手方向の断面説明図、図９は同ヘッド
の短手方向の模式的説明図である。

【００４９】このインクジェットヘッドにおいては、電
極１５は短手方向の両側から振動板１２に対して傾斜す
る傾斜領域１５ｂ，１５ｂと、この傾斜領域１５ｂ、１
５ｂに連続して振動板１２に平行な底部領域１５ｃと、
傾斜領域１５ｂ、１５ｂに連続して第２ガラス基板２の
上部に形成した上部領域１５ｅ、１５ｅを有している。
また、電極１５は長手方向では振動板１２に対して平行
な面にして間隔（＝空隙、実効ギャップ）を設けてい
る。

【００５０】そして、この場合、図７に示すように、イ
ンク流路である吐出室６に対応する振動板１２の幅を
Ｗ、電極１５の底部領域１５ｃの幅をｗとしたとき、ｗ
／Ｗが０．１以上の関係にあり、振動板１２と電極１５
の底部領域１５との間隔をＨとしたとき、２Ｈ／（Ｗ−
ｗ）が０．１を越えないようにしている。

【００５１】この場合、ｗ／Ｗの値が０．１未満になる
と、実効的な底部領域１５ｃを形成できなくなって十分
な滴体積Ｍｊを確保できなくなる。また、２Ｈ／（Ｗ−
ｗ）の値が１／１０を越えると、傾斜領域１５ｂの傾斜
角度が大きくなりすぎて、十分に低電圧化を図ることが
困難になる。この２Ｈ／（Ｌ−ｌ）の値は、十分な低電
圧化を図るためには１／５０を越えないこと、特に好ま
しくは１／５０〜１／１００である。

【００５２】さらに、このインクジェットヘッドにおい
ても、電極１５の傾斜領域１５ｂの始点２０はＳｉＯ₂
膜１７、１３を介して振動板１２に接触させている。ま
た、電極１５の上部領域１５ｅもＳｉＯ₂膜１７、１３
を介して振動板１２に接触させている。

【００５３】このように、このインクジェットヘッドに
おいても、電極１５は上部領域１５ｅから傾斜領域１５
ｂの始点２０までが振動板１２（第１ガラス基板１）に
接触し、実効的なギャップ長が「０」であるので、駆動
電圧を印加したとき上部領域１５ｅから傾斜領域１５ｂ
の始点２０までの部分でクーロン力（静電力）が発生
し、極めて低電圧で振動板１２が変形変位を開始する。
それと共に、傾斜領域始点２０が振動板１２に接触して
いることから振動板１２の変位開始位置のバラツキが低
減する。

【００５４】また、電極１５は傾斜領域１５ｂに連続し
て振動板１２に対して平行な底部領域１５ｃを有してい
ることから、振動板１２の一端部から他端部に向かって
直線的に傾斜させた場合に比べて、振動板１２の最大変
位領域を大きくとるすることができ、十分なインク滴体
積でインク滴を吐出させることができる。さらに、短手
方向に傾斜領域１５ｂを設けることで傾斜領域の面積が
大きくなってより低電圧化を図ることができるとともに
長手方向端の接合を完全化できて相互干渉が低減する。

【００５５】なお、上記各実施形態においては、第１ガ
ラス基板にＮｉ等で形成した振動板を設けた例で説明し
たが、ガラス基板自体で振動板を形成することもでき
る。また、振動板と電極の平面形状を矩形とした例で説
明したが、平面形状を台形、三角形とすることもでき
る。また、本発明をインクジェットヘッドに適用した例
で説明しているが、振動板と電極とを用いるその他の静
電型アクチュエータにも同様に適用することができる。
さらに、上記実施形態ではノズル等を第３ガラス基板で
形成しているが、ノズル等を他の材質のもので形成する
こともできる。さらにまた、電極の傾斜領域は直線的な
傾斜としたが、曲線的な傾斜とすることもできる。

【００５６】また、ノズル、加圧室、流体抵抗部、共通
インク室の形状、配置、形成方法は本発明の趣旨を越え
ない範囲で適切に変更することができる。例えば、上記
実施形態においては、ノズルは振動板の変位方向と直交
する方向にインク滴が吐出するように形成したエッジシ
ュータ方式のインクジェットヘッドに適用しているが、
ノズルを振動板の変位方向と同方向にインク滴が吐出す
るように形成したサイドシュータ方式のインクジェット
ヘッドにも同様に適用することができる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るイン
クジェットヘッドによれば、インク流路及び振動板を形
成した第1ガラス基板と、振動板に対して少なくとも一
端部側に連続的に傾斜する傾斜領域を有する電極を設け
た第２ガラス基板とを接合してヘッドを構成したので、
コストを低減することができる。また、第１ガラス基板
にはノズルを形成するための第３ガラス基板を接合して
ヘッドを構成したので、更にコストを低減することがで
きる。

【００５８】ここで、ガラス基板同士は０．０５〜０．
５μｍの厚さのＳｉＯ₂層を介して接合することで、容
易に接合することができる。また、ガラス基板同士はガ
ラス界面を活性化して化学結合で接合することがで、ヘ
ッドを容易に製作することができる。この場合、ガラス
界面の活性化は、ガラス界面のアルカリイオンを溶出除
去し、フッ素イオンを部分溶出させて行うことで、接合
強度を上げることができる。また、ガラス界面のアルカ
リイオンを溶出除去し、多価金属イオンにイオン交換し
て行うことでも、接合強度を上げることができる。この
場合、多価金属表面に亜鉛化層を形成した層を介して接
合することで、より高い強度で接合することができる。

【００５９】さらに、ガラス基板同士は、大気圧下、加
圧０．１〜１０ｋｇ／ｃｍ²、加熱２００〜４００℃で
接合することで、簡単な設備で接合することができる。
また、１気圧減圧以下、加圧０．１〜１０ｋｇ／ｃ
ｍ²、加熱２００〜４００℃で接合することで、妨害反
応を抑制して接合反応を促進することができる。更に、
還元性ガス又は不活性ガス雰囲気下で、加圧０．１〜１
０ｋｇ／ｃｍ²、加熱２００〜４００℃で接合すること
で、酸素ガスによる妨害反応を制限して、効率よく接合
することができる。

【００６０】また、電極は振動板に対して少なくとも一
端部側に直線的又は曲線的に傾斜する傾斜領域を有する
構成とすることで、インク滴体積を確保しつつ低電圧駆
動を達成できる。この場合、電極は少なくとも傾斜領域
の始点が直接又は絶縁膜を介して振動板と接触している
構成とすることで、変位開始位置のバラツキを低減する
ことができる。

【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
ッドの長手方向の断面説明図

【図２】同ヘッドの短手方向の断面説明図

【図３】ガラス基板の陽極接合の説明に供する説明図

【図４】ガラス基板の化学処理による接合の説明に供す
る説明図

【図５】本発明の第２実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの長手方向の断面説明図

【図６】同ヘッドの長手方向の模式的断面説明図

【図７】本発明の第３実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの長手方向の断面説明図

【図８】同ヘッドの短手方向の断面説明図

【図９】同ヘッドの短手方向の模式的断面説明図

【符号の説明】

１…第１ガラス基板、２…第２ガラス基板、３…第３ガ
ラス基板、４…ノズル、６…吐出室、７…流体抵抗部、
８…共通インク室、１２…振動板、１３、１７、１８…
ＳｉＯ₂膜、１５ａ、１５ｂ…傾斜領域、１５ｃ…底部
領域、１５ｄ、１５ｅ…上部領域、１６…ギャップ、１
９，２０…傾斜領域の始点。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク滴を吐出するノズルが連通するイ
ンク流路と、このインク流路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、前記振動板と
電極との間の静電力で振動板を変位させて前記ノズルか
らインク滴を吐出するインクジェットヘッドにおいて、
前記インク流路を形成する凹部又は貫通穴及び前記振動
板を有する第1ガラス基板と、前記電極を設けた第２ガ
ラス基板とを接合し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、前記第１ガラス基板には前記ノズルを形成す
るための第３ガラス基板を接合した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、前記ガラス基板同士は０．０５〜０．
５μｍの厚さのＳｉＯ₂層を介して接合していることを
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、前記ガラス基板同士は少な
くとも一方のガラス界面が活性化されて化学結合で接合
し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４に記載のインクジェットヘッド
において、前記ガラス界面の活性化は、ガラス界面のア
ルカリイオンを溶出除去し、フッ素イオンによるＳｉＯ
₂を部分溶出させて行わ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４に記載のインクジェットヘッド
において、前記ガラス界面の活性化は、ガラス界面のア
ルカリイオンを溶出除去し、多価金属イオンにイオン交
換して行わ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、前記イオン交換をしたガラス基板の多価金属
表面に亜鉛化層を形成して接合していることを特徴とす
るインクジェットヘッド。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドにおいて、前記ガラス基板同士は、大
気圧、加圧０．１〜１０ｋｇ／ｃｍ²、加熱２００〜４
００℃の条件下で接合された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７のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドにおいて、前記ガラス基板同士は、１
気圧減圧以下、加圧０．１〜１０ｋｇ／ｃｍ ²、加熱２
００〜４００℃の条件下で接合されたことを特徴とする
インクジェットヘッド。
【請求項１０】請求項１乃至７のいずれかに記載のイ
ンクジェットヘッドにおいて、前記ガラス基板同士は、
還元性ガス又は不活性ガス雰囲気、加圧０．１〜１０ｋ
ｇ／ｃｍ²、加熱２００〜４００℃の条件下で接合され
たことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１１】請求項１乃至１０のいずれかに記載の
インクジェットヘッドにおいて、前記電極は前記振動板
に対して少なくとも一端部側に直線的又は曲線的に傾斜
する傾斜領域を有することを特徴とするインクジェット
ヘッド。
【請求項１２】請求項１１に記載のインクジェットヘ
ッドにおいて、前記電極は少なくとも傾斜領域の始点が
直接又は絶縁膜を介して前記振動板と接触していること
を特徴とするインクジェットヘッド。