JP2002154205A - インクジェットヘッド、その製造方法、及び、その駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 静電気力を利用した方式のインクジェットヘ
ッドを安定して駆動させること、および、その製造過程
において精度良く位置合わせを行うことを可能とする。 【解決手段】 インクジェットヘッドは、下部の電極基
板と、中間の液室基板と、上部のノズル基板とから成
り、中間の基板に吐出室２３（液室）が形成されてお
り、さらに、その底部に振動板２２が形成されている。
その下部の基板には電極１３が形成されている。前記振
動板２２となる基板が半導体材料でありかつ第１の導電
型を持ち、前記電極が半導体材料でありかつ第２の導電
型を持ち、該電極が形成される基板が半導体材料であ
り、かつ第１の導電型を持っている。

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
録装置におけるインクジェットヘッド、その製造方法、
及び、その駆動方法に関し、例えば、プリンタ，ファク
シミリ，複写機等の記録機構に適用可能なものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置は、記録時の騒
音がきわめて小さく、また、高速印字が可能であり、安
価な普通紙にも印字が可能であるなど多くの利点を有し
ているが、中でも、記録に必要な時にのみインク滴を吐
出するいわゆるインク・オン・デマンド方式が、記録に
不要なインク滴の回収を必要としないなどの利点から現
在の主流である。このインク・オン・デマンド方式のイ
ンクジェットヘッドには、特公平２−５１７３４号公報
に示されるように、駆動手段が圧電素子であるものや、
特公昭６１−５９９１１号公報に示されるように、熱エ
ネルギー供給手段によりインクに熱による状態変化を生
起させ、この状態変化によりインク液滴を吐出するもの
や、さらには、特開平６―７１８８２号公報，特開平５
−５０６０１号公報などに開示されているように、ホウ
珪酸ガラス電極基板あるいはシリコン基板上のシリコン
酸化膜をギャップスペーサーとして、振動板に対向して
設けられた個別電極に電圧を印加し、振動板を静電力に
より変形させ、ノズルからインク液滴を吐出するものな
どがある。

【０００３】特に、特開平６―７１８８２号公報，特開
平５−５０６０１号公報などに開示されるような静電型
アクチュエータを利用したインクジェットヘッドは、振
動板と対向する形で電極を配するという簡単な構造であ
るため、高密度化がし易く、また駆動時に電流がほとん
ど流れないため、省電力化の面でも有利であるなどの利
点を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のような利点を有
する静電型インクジェットヘッドであるが、その利点を
生かした高密度化が進むと、隣り合うビット間の隙間が
狭くなり、インクを噴射する上でクロストークが発生す
る問題や、電極基板と振動板基板の接合が困難になるな
どの電極形成の困難さ、振動板とのギャップ制御性など
の問題が発生してきている。

【０００５】ギャップ精度，組み立て精度を高めるに
は、接着剤や接合剤を使わない接合技術が必要とされ
る。この様な技術としては、特開平６―７１８８２号公
報に示されるようなガラス材料を用いた陽極接合、シリ
コン材料を用いた直接接合などの技術がある。しかし、
陽極接合ではガラス材料を加熱し電圧を加えるという工
程から、熱ひずみの問題やスループットの悪さの問題が
ある。また、直接接合では高温での焼成が必要であるた
め、その材料がほぼシリコンに限定されてしまうなどの
問題を有する。

【０００６】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたもので、静電気力を利用した方式のインクジェット
ヘッドを安定して駆動させることおよび、その製造過程
において精度良く位置合わせを行うことを可能とするこ
とを目的としてなされたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、複数
のノズル孔と、該ノズル孔の各々に連通する複数の独立
した吐出室（液室）と、該吐出室の少なくとも一方の壁
の一部が機械的に変形を起こすように構成されている振
動板と、該振動板を駆動する駆動手段と、前記複数の吐
出室にインクを供給する共通のインク室とを有し、前記
駆動手段に電気パルスを印加することによって、該駆動
手段に対応する前記振動板を前記吐出室の圧力が上昇す
る方向に変形させて、前記ノズル孔よりインクを記録紙
に向けて吐出させて記録するインクジェットヘッドであ
って、少なくとも３枚の基板を重ねて接合した積層構造
をなし、中間の基板に前記吐出室が形成されており、か
つ、該吐出室の底部に前記振動板が形成されており、該
中間の基板の下部の基板に電極が形成されているインク
ジェットヘッドにおいて、前記振動板となる中間の基板
が半導体材料でありかつ第１の導電型を持ち、前記電極
が半導体材料でありかつ第２の導電型を持ち、該電極が
形成される前記下部の基板が半導体材料でありかつ第１
の導電型を持つことを特徴としたものである。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記電極が形成される下部の基板上に、電気的絶縁
層を介して該電極が形成されており、該電極および振動
板となる基板と、前記電極が形成される基板が、多結晶
性あるいは単結晶のシリコンであることを特徴としたも
のである。

【０００９】請求項３の発明は、複数のノズル孔と、該
ノズル孔の各々に連通する複数の独立した吐出室（液
室）と、該吐出室の少なくとも一方の壁の一部が機械的
に変形を起こすように構成されている振動板と、該振動
板を駆動する駆動手段と、前記複数の吐出室にインクを
供給する共通のインク室とを有し、前記駆動手段に電気
パルスを印加することによって、該駆動手段に対応する
前記振動板を前記吐出室の圧力が上昇する方向に変形さ
せて、前記ノズル孔よりインクを記録紙に向けて吐出さ
せて記録するインクジェットヘッドであって、少なくと
も３枚の基板を重ねて接合した積層構造をなし、中間の
基板に前記吐出室が形成されており、かつ、該吐出室の
底部に振動板が形成されており、該中間の基板の下部の
基板には電極が形成されているインクジェットヘッドに
おいて、前記振動板となる中間の基板が半導体材料であ
りかつ第１の導電型を持ち、前記電極が半導体材料であ
りかつ第２の導電型を持ち、該電極が形成される基板が
半導体材料でありかつ第１の導電型を持つインクジェッ
トヘッドの製造方法において、前記電極が形成された基
板と、前記振動板を形成する基板同士を直接接合によっ
て接合することを特徴としたものである。

【００１０】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、前記電極基板と、振動板基板を貼り合わせた後、前
記電極基板の電極パターンに対して前記振動板基板にパ
ターニングを行う場合に、赤外光を用いてパターン整合
を行うことを特徴としたものである。

【００１１】請求項５の発明は、請求項３の発明におい
て、前記直接接合を行った後、貼り合わせた基板の両面
を機械的・化学的研磨によって板厚を減らすと共に、表
面を鏡面状態に加工することを特徴としたものである。

【００１２】請求項６の発明は、請求項１又は２に記載
のインクジェットヘッドを駆動する際に、ｎ型の導電性
を持つ振動板または電極には接地電位あるいは負電位を
与え、ｐ型の導電性を持つ電極または振動板には、正電
位を与えて駆動することを特徴としたものである。

【００１３】なお、ここで、導電型とは半導体の導電型
（ｐ型半導体，ｎ型半導体）を表すものであり、本発明
によるインクジェットヘッドは、振動板となる基板と電
極が形成される基板が同一の導電型を有し、振動板とな
る基板と電極が形成される基板がｐ型半導体の場合は、
電極はｎ型半導体であり、振動板となる基板と電極が形
成される基板がｎ型半導体の場合は、電極はｐ型半導体
であることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明は、複数のノズル孔と、該
ノズル孔の各々に連通する複数の独立した吐出室と、該
吐出室の少なくとも一方の壁の一部が機械的に変形を起
こすようになっている振動板と、該振動板を駆動する駆
動手段と、前記複数の吐出室にインクを供給する共通の
インクキャビティとを有する構造を備え、前記駆動手段
に電気パルスを印加することによって、前記駆動手段に
対応する前記振動板を前記吐出室の圧力が上昇する方向
に変形させて、前記ノズル孔よりインクを記録紙に向け
て吐出させて記録するようなインクジェットヘッドが、
少なくとも３枚の基板を重ねて接合した積層構造をな
し、中間の基板に吐出室（液室）が形成されており、さ
らに、その底部に振動板が形成されており、その下部の
基板には電極が形成されているようなインクジェットヘ
ッドにおいて、振動板となる基板が半導体材料でありか
つ第１の導電性を持ち、電極が半導体材料でありかつ第
２の導電性を持ち、電極が形成される基板が半導体材料
でありかつ第１の導電性を持つことによって、効率の良
いインクジェットヘッドの駆動が行えること、また、そ
のインクジェットヘッドにおいて、電極が形成される基
板上に、電気的絶縁層を介して電極が形成されており、
その電極が多結晶性あるいは単結晶のシリコンである構
成となっていることである。

【００１５】また、そのインクジェットヘッドの製造方
法が、電極を形成する基板と、振動板を形成する基板同
士を直接接合によって接合したことを特徴とすること、
あるいは、電極基板と、振動板基板を貼り合わせた後、
電極パターンに対してパターニングを行う場合に、赤外
光を用いたパターン整合を行う工程を有することによっ
て、精度良くインクジェットヘッドを作ることができる
こと、また、そのインクジェットヘッドの駆動方法にお
いて、ｎ型の導電性を持つ振動板または電極には、接地
電位あるいは負電位を与え、ｐ型の導電性を持つ電極ま
たは振動板には、正電位を与えて駆動することで、駆動
ロスのないインクジェットヘッドの駆動ができるように
したものである。

【００１６】図１乃至図３は、本発明によるインクジェ
ットヘッドの製造方法の一例を説明するための工程図
で、図中、左側の図は、電極横方向断面構成図、右側の
図は電極縦方向の断面図である。はじめに、低抵抗品と
して販売されているｐ型の単結晶シリコンで、面方位が
（１１０）または（１００）である基板１１（図１
（Ａ））上に、ウェットあるいはドライの熱酸化法によ
って保護膜となるシリコン酸化膜１２を約１μｍの厚さ
に形成する。ここでは、安価に市場に出ているｐ型の単
結晶シリコン基板を用いたが、この基板の第１の導電型
がｎ型の基板であっても良い。

【００１７】続いて、電極材料となるｎ型の不純物がド
ーピングされた多結晶シリコン１３を約３００ｎｍの厚
さに堆積し、フォトエッチングにより所望の電極形状に
加工（図１（Ｂ））する。ここでは、不純物がドーピン
グされた多結晶シリコンを電極として使用したが、不純
物を含まない多結晶シリコンを堆積した後イオン注入に
よって不純物を導入、熱処理によって活性化させる手法
を用いても良いし、イオン注入ではなく不純物の固体拡
散を行うような手法を用いても良い。この時、電極が形
成される基板１１の導電型がｎ型の導電性を有する場合
は、電極１４にはｐ型の導電型を示す不純物を導入す
る。

【００１８】次に、ＣＶＤなどの方法でシリコン酸化膜
を堆積し、電極保護膜とギャップ形成領域となる絶縁膜
１４とする。この時、シリコン酸化膜には、硼素、燐な
どの不純物が入っていても良い。このような不純物が入
ると、比較的低温で良い直接接合性が得られる。このよ
うな不純物を含んだシリコン酸化膜は、半導体プロセス
における配線の絶縁膜として広く使われており、信頼
性、電気的絶縁性に優れたものを利用できる。さらに理
想的には、この酸化膜の構成が下層から、不純物を含ま
ないシリコン酸化膜（ＮＳＧ：Ｎｏｎ―ｄｏｐｅｄ Ｓ
ｉｌｉｃａｔｅＧｌａｓｓ）、ＢＰＳＧ膜（Ｂｏｒｏ
Ｐｈｏｓｐｈ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）、そし
て振動板基板との接合面には、振動板基板がｐ型の導電
性を持つ時は、ＢＳＧ膜（Ｂｏｒｏ Ｓｉｌｉｃａｔｅ
Ｇｌａｓｓ）を、ｎ型の導電性を持つ時は、ＰＳＧ膜
（Ｐｈｏｓｐｈｏ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）を
堆積するようにする。こうすることで、共通電極となる
振動板の不純物濃度が、直接接合の温度によって変化す
ることを抑えられる。

【００１９】共通電極（振動板）は広い面積を持ち、そ
の端部でしか電位を取ることが難しいため、不純物の再
拡散や不純物の競合による電気抵抗の上昇があると、各
ビットでの噴射特性のばらつきの原因になる。しかし、
このようなギャップ層の構成とすることで、前記電気抵
抗の上昇やばらつきの問題を解決できる。この後、熱処
理を加えてシリコン酸化膜１４の表面をリフローさせ、
平坦化（図１（Ｃ））する。

【００２０】続いて、フォトレジストを塗布し、ギャッ
プを形成するためのパターニングを行う。次に、該フォ
トレジストパターンをマスクとして、弗化アンモニウム
などの緩衝成分を含む弗化水素溶液（例えば、ダイキン
工業製：ＢＨＦ−６３Ｕなど）を用いて、シリコン酸化
膜１４に電極形成溝１５（図１（Ｄ））を掘り込む。こ
の時の掘り込み量は約１μｍ程度と少ないので、弗化水
素溶液を用いたウェットエッチングによる掘り込みにお
いても、ウェハ面内の掘り込み量のばらつきは極めて小
さくできる。もちろんプラズマエッチング装置などのド
ライエッチングによる溝形成法であっても何ら問題はな
い。

【００２１】本実施例では、フォトレジストパターンに
階調性を持たせ、ドライエッチングの手法を用いて、ギ
ャップ形状が非平行となる形状を得ている。こうするこ
とで、低電圧での駆動が可能になるという別の利点も得
られる。逆に、酸化膜を非平行形状に加工した後、電極
材料を堆積し、電極自体を非平行状態に加工することも
可能である。

【００２２】次に、振動板基板の製造方法について説明
する。振動板となるシリコン基板はｐ型の極性を持ち、
（１１０）の面方位を持つ片面研磨のシリコン基板２１
（図２（Ｅ））を利用した。このようなシリコン基板を
利用する目的は、シリコンのウェットエッチング時のエ
ッチング速度の面異方性を利用し、制度の良い加工形状
を得るためのものである。このシリコン基板の接合面と
なる面に高濃度のｐ型の不純物（実施例では硼素）を、
拡散源の塗布、熱拡散によって（５×１０¹⁹原子／ｃｍ
³以上）導入し、これを活性化して所定の深さ（振動板
の厚さ）まで拡散２２させる。ここでは、高濃度に不純
物が注入されたシリコン基板を用いたが、例えば、ＳＯ
Ｉ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板
のｐ型活性層を振動板として使用することも可能である
し、前記高濃度不純物基板上に、シリコンをエピ成長さ
せた基板のエピ層を振動板としても良い。ここで、電極
を形成する基板の導電性がｎ型である場合は、この振動
板が形成される基板の導電型もｎ型とする。

【００２３】続いて、図２（Ｆ）に示すように、各基板
を接合する。各基板をＲＣＡ洗浄で知られる基板洗浄法
を用いて洗浄した後、硫酸と過酸化水素水の熱混合液に
浸漬し、接合面を親水化させることで直接接合をし易い
表面状態とする。これらの基板を静かにアライメントし
各基板を接合する。アライメントが完了した基板を真空
チャンバー中に導入し、１×１０^-3ｍｂａｒ以下の真空
度になるまで減圧する。続いて、各基板のアライメント
がずれない様な状態で、各ウェハを押さえつけることで
プリ接合を完了する。この時、位置ずれしないように押
さえると共に、押圧力は基板に歪みを与えたり、位置ず
れを起こさない限り強く押さえることが重要である。さ
らに、この後、貼り合わせたウェハを窒素ガス雰囲気下
で、８００℃、２時間焼成し強固な接合を得た。

【００２４】接合後、電極が形成されたウェハの裏面を
機械的、化学的方法で研磨する。この時の加工は砥石な
どを用いた機械的加工を施し加工面の平面度を高い精度
で保てる研磨法とする。次に、加工したウェハ面を基準
面にして、液室高さをウェハの初期厚さよりも低くする
ため、液室が形成される側のウェハ２１の表面２１ａを
（図２（Ｆ））に示すように研磨，研削，ＣＭＰ等の手
段によって、ウェハ厚さを薄く（液室高さを低く）し
た。この目的は、液室高さを低くすることで、隣り合う
液室間の壁の剛性を上げる効果があり、クロストークの
低減に役立つ。また、インクの圧力伝播特性も良くなり
吐出効率が上がる。この様な機械的、物理的あるいは、
化学的手法によってウェハの厚さを薄くしても、直接接
合によって接合した界面が剥離したり破壊されることは
ない。実施例では市販の６２５μｍ厚さのシリコンウェ
ハを貼り合わせた後、液室高さが９５±５μｍになるま
で研磨２１ａし、液室加工を施しても何ら問題にならな
かった。続いて、両面１１ａ，２１ａを機械化学的手法
を用いて鏡面に磨き上げる。これによって、後で述べる
赤外光の透過特性が著しく良くなる。

【００２５】続いて、液室形成のためのパターニングを
行う。このパターニングは、図４に示すように、基板を
赤外光５１で熱処理しバッファ酸化膜を約５０ｎｍの厚
さに形成（図示せず）する。更に、後工程でのエッチン
グバリア層となるシリコン窒化膜５２をＣＶＤなどの方
法で約１００ｎｍの厚さに形成する。次に、フォトエッ
チングの手法を用いて、液室などを形成する。その際、
まず、フォトレジスト５３を塗布する。次に、液室形状
を形成するフォトマスクパターン５４（マスククロム５
４ａ，ガラス基板５４ｂ）を電極に対して整合（アライ
メント）する必要がある。この時、シリコンウェハが赤
外光５１を透過する特性を生かした、赤外光アライメン
ト法を用いることで、高精度な位置合わせが可能とな
る。ここで、５５は赤外光対応カメラである。

【００２６】ところが電極が基板と同じシリコンでなお
かつ薄い膜厚であるため、赤外光での区別が困難である
という問題がある。そこで、シリコンは導入される不純
物の種類によって赤外光の透過特性が異なることを利用
した。この特性は遠赤外光の領域で顕著であることが知
られている。本発明は、この特性を生かしたアライメン
ト方法で、電極シリコンの導電性のタイプを基板と変え
る（不純物種を変える）ことで、赤外光の透過特性が変
わり、電極と基板との透過特性に差を持たせコントラス
トを上げることを可能にしている。なお、フォトレジス
トは、赤外光にはほとんど反応しないので、リソグラフ
ィーへの影響はない。また、光学的フィルターを用いて
コントラストを高める方法も、不純物種の組み合わせに
よっては使うことができる。

【００２７】続いて、エッチングのための露光，現像を
し、フォトレジストパターニングを行い、該フォトレジ
スト膜をマスクにして、シリコン窒化膜およびシリコン
酸化膜を順次エッチングし、基板上に液室などを形成す
る領域を形作る。

【００２８】次に、この基板を高濃度の水酸化カリウム
溶液（例えば、８０℃に加熱した緩衝剤（ここではアル
コール類）入り３０％濃度ＫＯＨ溶液）中に浸漬し、シ
リコンの異方性エッチングを行うことで、図３（Ｇ）に
示すように、所望の液室２３，共通インク室２４，隔壁
２５，パッド開口部２６などの形状を作る。この時の溝
深さは、エッチング液が高濃度の硼素層に到達した時、
エッチングレートが著しく低下することで、ほぼ自動的
に停止した状態になるため、量産性に優れる。この後、
超純水を使ってリンスした後、スピン乾燥等で乾燥させ
る。又、振動板基板にＳＯＩ基板を用いた場合は、ＳＯ
Ｉ基板の中間酸化膜層で、エッチングがストップするた
め、ＳＯＩ基板を用いても量産性に優れた工法となる。

【００２９】続いて、電極取り出しのための領域１６を
開口する。メタルマスク等で開口部以外の部分を覆い、
プラズマエッチング装置を用いて電極取り出し部分に残
るシリコン膜を除去する。続いて、ギャップ部に異物、
水分が入らないように樹脂などで封止する（図示せ
ず）。このあと、ノズル穴３２の形成された天板３１
（図３（Ｈ））を接着剤３３などで接合し（図３
（Ｉ））、インクジェットヘッドを完成させた。なお、
この実施例では、天板シリコン基板をそのままノズルと
して用いたが、この上に更に別途所望のノズル形状に加
工したノズルプレートを貼り付けて使用しても良い。な
お、図３で、３４は流体抵抗部、３５はインク供給口で
ある。その後、ダイシングソウを用いてチップ単位に切
り出し、接続用のＦＰＣを接続し外部から電圧を印加す
ることでインクジェットヘッドを駆動する。

【００３０】次に、上記インクジェットヘッドの駆動方
法を説明する。先に、説明したように、本発明のインク
ジェットヘッドは、電極となる部分はすべてシリコン材
料でつくられており、下記のような電気的な性質を有す
る。シリコンのような半導体材料では、電極部分におけ
る半導体と金属の接触において、印加電圧の極性によ
り、電流の値に大きな差がある場合と差のない場合が生
ずることが、空間電荷層（空乏層ともいう）の影響から
現象として知られている。基板材質である半導体がｐ形
シリコンの場合は、基板電極側にマイナス電界をかけた
時（プラス極性とした時）は導体とみなせるが、プラス
電界をかけた時（マイナス極性とした時）は空間電荷層
の存在により導体とはみなせずに容量を持つことがわか
っている。

【００３１】また、基板材料である半導体がｎ形シリコ
ンの場合は、ｐ形シリコンとは逆に空間電荷層の存在に
より基板側へプラス電界をかけた時（マイナス極性とし
た時）は導体とみなせるが、マイナス電界をかけた時
（プラス極性とした時）は、イオン化したドナーの正電
荷により導体とは成らずに容量を持つ。したがって、前
述したｐ形半導体の場合とは逆に電界をかけることによ
ってｐ形半導体の場合と同様に、良好な電気伝導が得ら
れ、効率良く噴射駆動ができるためインク吐出性能を確
保することができる。この点から本発明のインクジェッ
トヘッドの駆動について、以下に、図に基づいて説明す
る。

【００３２】図５は、本実施例における振動板と個別電
極の部分拡大詳細図であり、電荷の様子を模式化して示
したものである。振動板基板６１にｐ形シリコンを用
い、共通電極６２をプラス極性、個別電極側をマイナス
極性にし、共通電極６２と個別電極７２に駆動回路８０
によりパルス電圧を印加した場合である。ここではｐ形
シリコンは硼素をドープしており、電子がドープ量だけ
不足するので、ドープ量と等しい正孔を持っていること
が知られている。ｐ形シリコン中の正孔６３は共通電極
６２のプラス電界により、絶縁層６４側へ反発させられ
る。この正孔６３の移動により生じた硼素のマイナス電
荷は、基板電極７２から電荷の供給を受けるので、振動
板基板６１はプラス電界となり、空間電荷層を発生せず
導体とみなすことができる。また、個別電極７１側は、
ｎ型の半導体となっておりマイナスの電界をかけること
で、良好な電気電導体となると共に、振動板のプラス電
界と個別電極のマイナス電界で、印加したパルス電圧が
振動板６１を撓ませるに充分な静電気による吸引力を発
生する。したがって、振動板６１は個別電極７１側へ撓
むことになる。

【００３３】図６は、振動板と個別電極の部分拡大詳細
図で、電荷の様子を模式化して示したものである。ただ
し、図５に示した実施例とは逆の極性とし、駆動回路８
１は、振動板基板６１側をマイナス、個別電極７１側を
プラスにした場合を示している。個別電極側は図５の説
明とは逆にプラス電界となる。一方、ｐ形シリコンであ
る振動板６１中の正孔６５がプラス電界により吸引し共
通電極６２側へ移動するが、ドープ材であるボロンがシ
リコン結晶に固定されていて移動できないため、シリコ
ン内部は正孔６５によるプラス電荷と、イオン化アクセ
プターによるマイナス電荷６６の２層に分かれて存在す
ることになる。したがって、この空間電荷層６７の距離
とシリコンの誘電率によって定まる容量を持つコンデン
サとみなせるため、導体としての機能を果たさなくな
り、振動板６１と個別電極７１間に発生する静電引力
は、印加したパルス電圧に対しその容量分だけ減少する
ことになる。よって、振動板６１は十分撓まないため、
振動板基板６１側をマイナス極性として駆動することは
できない。これと同じ現象が個別電極でも起こり、個別
電極側でも導体とはいえなくなるため、逆極性では全く
駆動できないことになる。このため、インク吐出性能も
確保できなくなる。もちろん振動板と電極の導電性が逆
になれば、その駆動方法（電圧印加方向）も逆になる。

【００３４】ここで、図７は、振動板基板がｐ型、電極
材料がｎ型の場合の駆動パルスの例２つ図７（Ａ），図
７（Ｂ）を示す。また、図８は、振動板基板がｎ型、電
極材料がｐ型の場合の駆動パルスの例２つ図８（Ａ），
図８（Ｂ）を示す。

【００３５】

【発明の効果】請求項１，２，３の効果：インクジェッ
トヘッドを構成する基板材料が全てシリコン基板からな
るため、基板間の熱膨張差がなくなり、ヘッド製造プロ
セスでの熱履歴による歪みの発生が無くなる。また、高
密度ラインヘッド（長尺ヘッド）を造った場合において
も、使用上の温度変化による基板歪み等が発生しないた
め、印字特性やインクジェットヘッドの信頼性に影響が
ない。また、シリコン材料とシリコン酸化膜を使った構
成でインクジェットヘッドを作ることができるため、半
導体製造設備を使って製造することができ、高精度で信
頼性の高い製造方法とすることが可能となる。

【００３６】請求項３の効果：接着接合剤を使わない接
合であるため、静電型インクジェットヘッドのアクチュ
エータ部分の１μｍ以下のギャップを精度良く作ること
ができる。また、請求項１，２に示す構成であれば、イ
ンクジェットヘッドのアクチュエータがシリコン材料で
あるため、直接接合時に高い温度を加えることができ、
接合強度信頼性が高まる。

【００３７】請求項４の効果：ウェハを貼り合わせた後
で、電極に対するアライメントを行うことができ、貼り
合わせ前にパターニングを施したウェハ同士を直接接合
時にアライメントを取って貼り合わせる動的なアライメ
ント方式に比べてより高い位置合わせ精度が得られる。

【００３８】請求項５の効果：研磨によって貼り合わせ
たウェハの表面が鏡面状態になり、整合（アライメン
ト）時の赤外光の透過特性が良くなる。また、板厚が薄
くなることでも透過特性が良くなる。更には、貼り合わ
せに用いるウェハ（電極および、液室が形成されるウェ
ハ）が片面研磨の安価なシリコンウェハを使うことがで
きるため、材料コストを安くできる。

【００３９】請求項６の効果：半導体材料の特性に応じ
た電圧印加を行うことができ、静電気力を有効に働かせ
ることができるため、低電圧化に結びつく。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるインクジェットヘッドの製造方
法の一部を示す工程図である。

【図２】 本発明によるインクジェットヘッドの製造方
法の図１に続く一部を示す工程図である。

【図３】 本発明によるインクジェットヘッドの製造方
法の図２に続く一部を示す工程図である。

【図４】 本発明によるインクジェットヘッドの製造方
法に使用するパターンニングの例を説明するための図で
ある。

【図５】 本実施例における振動板と個別電極の部分拡
大詳細図である。

【図６】 振動板と個別電極の部分拡大詳細図である。

【図７】 振動板基板がｐ型、電極材料がｎ型の場合の
駆動パルスの例２つを示す図である。

【図８】 振動板基板がｎ型、電極材料がｐ型の場合の
駆動パルスの例２つを示す図である。

【符号の説明】

１１…電極基板、１２…シリコン酸化膜、１３…電極、
１４…絶縁膜、１５…電極形成溝、１６…電極取り出し
開口部、２１…振動板基板、２２…拡散層（振動板）、
２３…液室、２４…共通インク室、２５…隔壁、２６…
パット開口部、３１…天板、３２…ノズル穴、３３…接
着剤、３４…流体抵抗部、３５…インク供給口。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のノズル孔と、該ノズル孔の各々に
   連通する複数の独立した吐出室（液室）と、該吐出室の
   少なくとも一方の壁の一部が機械的に変形を起こすよう
   に構成されている振動板と、該振動板を駆動する駆動手
   段と、前記複数の吐出室にインクを供給する共通のイン
   ク室とを有し、前記駆動手段に電気パルスを印加するこ
   とによって、該駆動手段に対応する前記振動板を前記吐
   出室の圧力が上昇する方向に変形させて、前記ノズル孔
   よりインクを記録紙に向けて吐出させて記録するインク
   ジェットヘッドであって、少なくとも３枚の基板を重ね
   て接合した積層構造をなし、中間の基板に前記吐出室が
   形成されており、かつ、該吐出室の底部に前記振動板が
   形成されており、該中間の基板の下部の基板に電極が形
   成されているインクジェットヘッドにおいて、前記振動
   板となる中間の基板が半導体材料でありかつ第１の導電
   型を持ち、前記電極が半導体材料でありかつ第２の導電
   型を持ち、該電極が形成される前記下部の基板が半導体
   材料でありかつ第１の導電型を持つことを特徴とするイ
   ンクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 前記電極が形成される下部の基板上に、
   電気的絶縁層を介して該電極が形成されており、該電極
   および振動板となる基板と、前記電極が形成される基板
   が、多結晶性あるいは単結晶のシリコンであることを特
   徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 【請求項３】 複数のノズル孔と、該ノズル孔の各々に
   連通する複数の独立した吐出室（液室）と、該吐出室の
   少なくとも一方の壁の一部が機械的に変形を起こすよう
   に構成されている振動板と、該振動板を駆動する駆動手
   段と、前記複数の吐出室にインクを供給する共通のイン
   ク室とを有し、前記駆動手段に電気パルスを印加するこ
   とによって、該駆動手段に対応する前記振動板を前記吐
   出室の圧力が上昇する方向に変形させて、前記ノズル孔
   よりインクを記録紙に向けて吐出させて記録するインク
   ジェットヘッドであって、少なくとも３枚の基板を重ね
   て接合した積層構造をなし、中間の基板に前記吐出室が
   形成されており、かつ、該吐出室の底部に振動板が形成
   されており、該中間の基板の下部の基板には電極が形成
   されているインクジェットヘッドにおいて、前記振動板
   となる中間の基板が半導体材料でありかつ第１の導電型
   を持ち、前記電極が半導体材料でありかつ第２の導電型
   を持ち、該電極が形成される基板が半導体材料でありか
   つ第１の導電型を持つインクジェットヘッドの製造方法
   において、前記電極が形成された基板と、前記振動板を
   形成する基板同士を直接接合によって接合することを特
   徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
4. 【請求項４】 前記電極基板と、振動板基板を貼り合わ
   せた後、前記電極基板の電極パターンに対して前記振動
   板基板にパターニングを行う場合に、赤外光を用いてパ
   ターン整合を行うことを特徴とする請求項３に記載のイ
   ンクジェットヘッドの製造方法。
5. 【請求項５】 前記直接接合を行った後、貼り合わせた
   基板の両面を機械的・化学的研磨によって板厚を減らす
   と共に、表面を鏡面状態に加工することを特徴とする請
   求項３に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１又は２に記載のインクジェット
   ヘッドの駆動方法であって、ｎ型の導電性を持つ振動板
   または電極には接地電位あるいは負電位を与え、ｐ型の
   導電性を持つ電極または振動板には、正電位を与えて駆
   動することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方
   法。