JP2002254635A - 静電型インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズル列が３列以上で、ノズルがマトリック
ス状に高密度に配列された静電型インクジェットヘッド
を提供し、高速印刷を可能にする。 【解決手段】 インクジェットヘッドの個々のアクチュ
エータは、ノズル５１に連通する液室６２の一部を構成
する振動板６４と、振動板６４とギャップを介して個別
電極７４が対向配置された電極基板７０を有し、振動板
６４を静電力により変形させ記録液をノズル５１から吐
出させ記録媒体に記録を行う。インクジェットヘッドを
構成する複数のノズル５１は、一体構造で一平面上に配
置され、ある規則をもって配列されたノズル列が３列以
上並列し、マトリックス状に配置される。個別電極７４
と外部電極の接続は、シリコン電極基板７０のＰＮ分離
によってなされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、複写
機、ファクシミリ等に用いられる静電型インクジェット
ヘッドに関し、さらに詳しくは、多数ノズルの高集積化
が可能で印刷スピードの高速化が可能な静電型インクジ
ェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】静電方式のインクジェットヘッドにおい
て、ノズルをマトリックス配置した構造を有するものは
見当たらない。特開平０６−８４４９号公報（インクジ
ェットヘッド）の発明は、高密度ノズルに関する。マイ
クロマシニング技術により、Ｓｉ基板の両面にインク吐
出用ノズルをＳｉ基板端面において千鳥状になるように
配置、加工し、ノズル密度の高いインクジェットヘッド
を提供している。

【０００３】特開平０８−２６７７４８号公報（インク
ジェットヘッド及びその製造方法）の発明は、マトリッ
クス状ノズル、高密度ノズルに関する。インクを噴射さ
せるエネルギ発生手段とその駆動手段を夫々基板に少な
くとも１組備え、エネルギ発生手段の駆動で対応するノ
ズル部からインクを噴射するインクジェットヘッド及び
その製造方法を提供している。これによりマトリックス
駆動に適合しており、ノズル密度の高いインクジェット
ヘッドを提供している。

【０００４】特開２０００−１６８０７２号公報（イン
クジェットヘッド）の発明は、本出願人の提案によるも
ので、裏面電極に関する。振動板と対向する個別電極を
不純物を含むシリコンで構成にして、個別電極をシリコ
ン島状に裏面側からＫＯＨでエッチング分離し電気的に
アイソレートし、機械的強度を保つために樹脂等で溝を
て裏面電極構造を提供している。

【０００５】また、本出願人により、電極基板の個別電
極が形成されている面とは反対の面から個別電極に達す
るようなスルーホールを開口し、電極基板の電極が形成
されている面とは反対の面から電極を取り出すことを特
徴とするインクジェットヘッド、及び個別電極直下に直
接金属バンプを形成することを特徴とするインクジェッ
トヘッドついても提案されている。また、不純物拡散法
とエピ成長を組み合わせてＰＮ分離で支持基板と裏面電
極の電気的な分離を図ること、及びその形成方法につい
ても提案されている。

【０００６】次に、一般的な従来の静電型インクジェッ
トヘッドの構成を図９（Ａ），（Ｂ）に示す。図９
（Ａ）は、静電型インクジェットヘッドの外観を示す斜
視図（ただし、ノズル基板の一部は切り欠かれてい
る）、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のＢ−Ｂ断面図であ
る。静電型インクジェットヘッドは、ノズル基板１１
０、振動板基板１２０、電極基板１３０から構成されて
いる。ノズル基板１１０にはインクを吐出するノズル１
１１、流体抵抗１１２が形成されている。振動板基板１
２０には隔壁１２３によって、共通液室１２１、液室１
２２が形成され、共通液室１２１は裏面流路１３１に連
通し、液室１２２の底部は振動板１２４に形成されてい
る。電極基板１３０には振動室１３２が形成され、その
底部であって振動板１２４と対向する位置に個別電極１
３２が形成され、個別電極１３２の外方はＦＰＣ等と接
続するための電極パッド１３４となっている。特徴的に
は次のようになる。 （１）インクジェットヘッド上面両端から電極パッドを
取り出す構成。 （２）個別電極／液室は平面長方形（短辺長：長辺長＝
１：１０）。 （３）ノズル列は２列で千鳥配列。 （４）共通液室から流体抵抗を通って各液室へインクが
流れ込む。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平０６−８４
４９号公報のインクジェットヘッドでは、インク噴射方
向がヘッドエッジ方向（シリコン基板端面側）であり３
列以上のノズル列を設計するにあたってはそのノズルを
２本以上貼り合わせて構成する必要があり、ノズル間隔
精度を保つにはアライメント精度、接着寸法精度が要求
され製造的に難しい。また、そのノズルへインクを供給
する液室、エネルギー発生手段、駆動手段に付いては具
体的な記述はない。

【０００８】特開平０８−２６７７４８号公報のインク
ジェットヘッド及びその製造方法では、主にバブル型方
式を想定して記述されており、エネルギー発生手段を駆
動させる駆動手段をノズル板及び支持基板の対向面のい
づれか一方に設けた構成となっている。この構成では駆
動手段はノズル１列ごとにノズルへの吐出信号を送るた
め厳密にはノズル１列毎の印字となる。マトリックス状
の全ノズルが同時噴射はできないため高速印刷には適さ
ない。また１ノズル当たりの印刷スピードが臨めない。

【０００９】本発明の第１の目的は、ノズル列が３列以
上あるマトリックス状ノズルを有する静電型インクジェ
ットヘッドを提供し、全ノズルを同時噴射させることで
高速印刷を可能にすることである。また、見方を変えれ
ば同速印刷であればその分ノズル数、ヘッドサイズを小
さくでき低コスト化が図れる。

【００１０】本発明の第２の目的は、マトリックス状ノ
ズルを全ノズル同時噴射を可能とするのに不可欠なヘッ
ド構造として、各個別電極の配線と配線取りだしパッド
及びインク供給孔をノズル面の反対側（裏面側）から取
り出す構造を提供し、またその製造方法を提供すること
にある。その構造を取ることで、マトリックス状の多数
ノズルヘッドのノズル密度を向上させることである。

【００１１】本発明の第３の目的は、高密度ノズルヘッ
ドの構成を単純化、一体加工で製造工程を簡略化、また
冗長ビットを設け数ビット不良ヘッドの救済を可能とす
ることで歩留まり向上、信頼性向上を図ることである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するためになされたものであって、その第１の技術手
段は、記録液を吐出するノズルに連通する液室の一部を
構成する振動板と、該振動板に対してギャップを介して
個別電極が対向配置された電極基板を有し、前記振動板
を静電力により変形させ記録液を前記ノズルから吐出す
るアクチュエータを備えた静電型インクジェットヘッド
において、前記ノズルが複数一体構造で平面上に配置さ
れ、その配置はある規則をもって配列されたノズル列が
３列以上並列したマトリックス状であることを特徴とす
る。

【００１３】第２の技術手段は、第１の技術手段の静電
型インクジェットヘッドにおいて、前記各アクチュエー
タの個別電極上に形成された振動板と液室の形状がＸ方
向の有効寸法とＹ方向の有効寸法比が１〜３倍であり、
前記ノズルに対応してそれぞれが一平面上に配置されて
いることを特徴とする。

【００１４】第３の技術手段は、第１の技術手段の静電
型インクジェットヘッドにおいて、前記個別電極の外部
電極への接続構造がシリコン電極基板のＰＮ分離によっ
てなされるとともに、ヘッド裏面から連通する前記液室
へインク供給が可能な貫通流路を有することを特徴とす
る。

【００１５】第４の技術手段は、第３の技術手段の静電
型インクジェットヘッドにおいて、前記個別電極の外部
電極への接続構造がシリコン電極基板のＰＮ分離を使っ
た構造が、裏面側の電極部のシリコンを一部掘り下げて
からＰ型またはＮ型不純物をドープすることによって形
成されることを特徴とする。

【００１６】第５の技術手段は、第３の技術手段の静電
型インクジェットヘッドにおいて、前記振動板共通電極
の外部電極への接続構造がシリコン電極基板のＰＮ分離
によってなされることを特徴とする。

【００１７】第６の技術手段は、第５の技術手段の静電
型インクジェットヘッドにおいて、ギャップスペーサが
シリコン振動板の不純物、シリコン支持基板の不純物と
同型の不純物を含むポリシリコンで構成されていること
を特徴とする。

【００１８】第７の技術手段は、第３または５の技術手
段の静電型インクジェットヘッドにおいて、裏面配列の
電極パッドに対応してＦＰＣが接続されているととも
に、該ＦＰＣが裏面流路の開口部に対応してインク供給
管への貫通口を有することを特徴とする。

【００１９】第８の技術手段は、第３の技術手段の静電
型インクジェットヘッドにおいて、複数本の共通液室間
に運河流路を設け、該運河流路から前記各液室へインク
を供給するインク流路と液室配置を有することを特徴と
する。

【００２０】第９の技術手段は、第１〜８の技術手段の
静電型インクジェットヘッドにおいて、前記ノズル列に
は冗長ノズル列が付加されていることを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図８に示す実施例に基づいて説明する。図１（Ａ）は
本発明の静電型インクジェットヘッドを使用したインク
ジェット記録装置の要部構成を示す斜視図、図１（Ｂ）
は同構成の側断面図である。このインクジェット記録装
置は、記録装置本体１の内部に主走査方向に移動可能な
キャリッジ１３、キャリッジに搭載したインクジェット
ヘッド１４からなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを
供給するインクカートリッジ１５等で構成される印字機
構部２等を収納し、装置本体１の下方部には前方側から
多数枚の用紙３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙
トレイ）４を抜き差し自在に装着することができ、また
用紙３を手差しで給紙するための手差しトレイ５を開倒
することができ、給紙カセット４或いは手差しトレイ５
から給送される用紙３を取り込み、印字機構部２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６に排紙する。

【００２２】印字機構部２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１１と従ガイ
ドロッド１２とでキャリッジ１３を主走査方向（図１
（ｂ）で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャ
リッジ１３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
るインクジェットヘッドからなるヘッド１４を複数のイ
ンク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、イン
ク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリ
ッジ１３にはヘッド１４に各色のインクを供給するため
の各インクカートリッジ１５を交換可能に装着してい
る。

【００２３】インクカートリッジ１５は上方に大気と連
通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインク
を供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔
質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェ
ットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持し
ている。

【００２４】また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘ
ッド１４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノ
ズルを有する１個のヘッドでもよい。さらに、ヘッド１
４として用いるインクジェットヘッドは、圧電素子など
の電気機械変換素子で液室壁面を形成する振動板を介し
てインクを加圧するピエゾ型、或いは発熱抵抗体により
気泡を生じさせてインクを加圧するバブル型、若しくは
インク流路壁面を形成する振動板とこれに対向する電極
との間の静電力で振動板を変位させてインクを加圧する
静電型などを使用することができるが、本実施形態では
静電型インクジェットヘッドを用いている。

【００２５】ここで、キャリッジ１３は後方側（用紙搬
送方向下流側）を主ガイドロッド１１に摺動自在に嵌装
し、前方側（用紙搬送方向下流側）を従ガイドロッド１
２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ
１３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１
７で回転駆動される駆動プーリ１８と従動プーリ１９と
の間にタイミングベルト２０を張装し、このタイミング
ベルト２０をキャリッジ１３に固定しており、主走査モ
ータ１７の正逆回転によりキャリッジ１３が往復駆動さ
れる。

【００２６】一方、給紙カセット４にセットした用紙３
をヘッド１４の下方側に搬送するために、給紙カセット
４から用紙３を分離給装する給紙ローラ２１及びフリク
ションパッド２２と、用紙３を案内するガイド部材２３
と、給紙された用紙３を反転させて搬送する搬送ローラ
２４と、この搬送ローラ２４の周面に押し付けられる搬
送コロ２５及び搬送ローラ２４からの用紙３の送り出し
角度を規定する先端コロ２６とを設けている。搬送ロー
ラ２４は副走査モータ２７によってギヤ列を介して回転
駆動される。

【００２７】そして、キャリッジ１３の主走査方向の移
動範囲に対応して搬送ローラ２４から送り出された用紙
３を記録ヘッド１４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２９を設けている。この印写受け部
材２９の用紙搬送方向下流側には、用紙３を排紙方向へ
送り出すために回転駆動される搬送コロ３１、拍車３２
を設け、さらに用紙３を排紙トレイ６に送り出す排紙ロ
ーラ３３及び拍車３４と、排紙経路を形成するガイド部
材３５，３６とを配設している。

【００２８】記録時には、キャリッジ１３を移動させな
がら画像信号に応じて記録ヘッド１４を駆動することに
より、停止している用紙３にインクを吐出して１行分を
記録し、用紙３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記
録終了信号または、用紙３の後端が記録領域に到達した
信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙３を
排紙する。

【００２９】また、キャリッジ１３の移動方向右端側の
記録領域を外れた位置には、ヘッド１４の吐出不良を回
復するための回復装置３７を配置している。回復装置は
キャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有してい
る。キャリッジ１３は印字待機中にはこの回復装置３７
側に移動されてキャッピング手段でヘッド１４をキャッ
ピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりイン
ク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中など
に記録と関係しないインクを吐出することにより、全て
の吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を
維持する。

【００３０】吐出不良が発生した場合等には、キャッピ
ング手段でヘッド１４の吐出口を密封し、チューブを通
して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い
出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニン
グ手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸
引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜
（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体
に吸収保持される。

【００３１】本発明の狙いとするところはマトリックス
状ノズルを有するヘッドで全ノズル同時噴射できる機能
を備え、印刷の高速化を図ることであり、そのための高
集積ノズルの構造を提供するために関係する部分（液室
形、振動板形、電極、配線、インク流路等）を最適に構
成、配置するものである。以下、構成・動作について実
施例に基づいて説明する。

【００３２】（実施例１）図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）
は本発明の第１の実施例によって製造された静電型イン
クジェットヘッドのアクチュエータ部分分解斜視図、図
２（Ｄ）は図２（Ｃ）の上面レイアウトを示す図であ
り、請求項１，請求項２，請求項３，請求項８に対応す
る。図３（Ａ）〜（Ｆ），図４（Ｇ）〜（Ｊ），図５
（Ｋ），（Ｌ）は、本発明の静電型インクジェットヘッ
ドを製造するプロセスフローを示す断面図である。これ
は図２のＡ−Ａ断面と対応する。本構成のアクチュエー
タ主要部を図５（Ｌ）を用いて説明する。本構成は、従
来のものと同様に、支持基板となる電極基板７０、シリ
コン酸化膜７１、個別電極７４、振動板６４、ノズル基
板５０等から構成される。振動板６４と個別電極７４間
（正確には保護膜７５との間）には振動室７３が形成さ
れ微少なギャップを介して振動板６４と個別電極７４間
に電圧を加えると、静電力により振動板６４が対向電極
側に変位し、その後電圧を０に戻したときに変位してい
る振動板６４がその弾性力によって元の位置に戻ろうと
する力によりインクを噴射させるものである。

【００３３】実施例１のアクチュエータでは、駆動電圧
の低電圧化と噴射インク滴量の複数段階制御を目的とし
て、片側においてはギャップ端から中心部に行くに従い
振動板と対向電極間隔が徐々に広がるように、残り部分
においては振動板と対向電極が平行となるようなギャッ
プ形状となっている。

【００３４】個別電極７４上の保護膜７５は振動板６４
と個別電極７４の短絡を防ぐものであり、同機能の絶縁
膜を振動板側に形成してもよい。また、振動板と個別電
極が接触しないような駆動方式で動作させる場合には省
略することも可能である。また、本実施例のギャップ形
状はあくまで一例であり、目的に応じて他のギャップ形
状にすることも可能である。

【００３５】本発明では、振動板と液室をＸ方向とＹ方
向の寸法比をほぼ同等に設計する。振動板の弾性復元力
はギャップ周辺寸法すなわち振動板の短辺振動長の４乗
に反比例する。インク吐出力を所望のものにするために
は、関係するパラメータ（ギャップ長、振動板厚、振動
板材質、振動板短辺長、流体抵抗、保護膜の膜厚／材料
等）の最適設計を行い、達成する。

【００３６】本発明は、３列以上のマトリックス状ノズ
ルを一平板上にレイアウトしてノズル基板５０を形成し
ておく。また、並行してノズルレイアウトに対応させて
個別電極／ギャップ／個別液室を短辺長：長辺長の比を
ほぼ同じにした形状で構成し電極基板７０、振動板６０
を形成しておく。それぞれの基板を貼り合わせた後ヘッ
ドサイズに切り出して、裏面側にＦＰＣ８０を圧着して
外部接続を可能にしインクジェットヘッドが完成する。

【００３７】図３（Ａ）〜（Ｆ），図４（Ｇ）〜
（Ｊ），図５（Ｋ），（Ｌ）に基づいて本実施例の製造
方法のプロセスについて説明する。支持基板７０となる
ボロンを０.０１〜０.１Ωｃｍ含ませた＜１００＞シリ
コンウエハ（図３（Ａ））全体を熱酸化ウェット法でシ
リコン酸化膜７１を２μｍ成長させる。その後、所望の
電極パターン形成エリアに対応したレジストパターンを
形成する。次に、シリコン酸化膜７１のエッチャント
（フッ酸）を用いてウェットエッチを行う。それからエ
ッチングを終えレジストを除去する。第２の不純物（例
えば、リン等）を含んだシリケートガラスを溶剤と混合
し、支持基板へ塗布し、プリベークし、拡散炉で不純物
の拡散を行う。ここでは固体拡散、または高エネルギ−
イオン注入等で同様の選択エリアへ第２の不純物の導入
を実施しても良い。拡散条件は１２００℃で１００時間
と長い。この点については後の実施例で述べる方法もあ
る。（図３（Ｂ））。不純物を含むシリケートガラスと
シリコン酸化膜７１を薬液（混酸、硝酸、フッ酸）にて
全面除去する。（図３（Ｃ））。

【００３８】支持基板を約６５０ｎｍ酸化してギャップ
スペーサエリアをパーニングする。（図３（Ｄ））。個
別電極材料（ＴｉＮ等）デポをスパッター装置で行う。
個別電極７４のパターンニングを施す（図３（Ｅ））。
ここで、個別電極７４不純物を含むシリコン支持基板そ
のものとする場合はＴｉＮ等の電極材料をデポしなくて
もよい。次に、個別電極７４を保護するように絶縁膜７
５をデポしパターニングする（図３（Ｆ））。ここで、
ＴｉＮをデポしない場合はシリコンを熱酸化して保護膜
として使用できる。

【００３９】振動板側のウエハを直接接合等により貼り
付ける（図４（Ｇ））。シリコン窒化膜８１をデポし、
インク液室となる部分６２、共通液室、運河流路及び裏
面流路７６になる部分を写真製版しエッチングする。レ
ジスト剥離後、ＫＯＨによりシリコンのエッチング（振
動板の厚さは１〜３μｍ残す）を行い、インク液室６２
となる部分及び裏面流路７６になる部分を形成する（図
４（Ｈ））。運河流路から各液室への流路は流体抵抗を
含ませた形でノズル板側に形成しても良い。シリコン窒
化膜８１除去後、裏面電極パッド８２をＴｉＮ等をデポ
し、パッドのパターニングを施す。（図４（Ｉ））。別
の工程で加工してあるノズル基板５０を接着剤で貼り付
けキュアーする。（図４（Ｊ））。裏面電極パッド１８
に例えば金バンプ８４を付けるか、またはＦＰＣ８０側
へ金バンプ８４を付ける。または、ＦＰＣ８０接着時に
ＡＣＦを間に挟んで圧着し、導電性を持たせてもよい。
（図５（Ｋ））。ＦＰＣ８０を支持基板へ接着する。同
時にバンプ８４を圧着する。（図５（Ｌ））。

【００４０】（実施例２）図６は、実施例２の静電型イ
ンクジェットヘッドを示す概略断面図であり、請求項４
に対応する。実施例１のようなプロセスフローでインク
ジェットヘッドを製造するに当り、裏面電極へのシリコ
ン貫通第２不純物導電領域の形成はシリコン酸化膜やシ
リコン窒化膜をマスクとしてシリコンへの不純物（例え
ば、ボロン、リン）を熱拡散させることで得られる。そ
こで支持基板となる電極基板７０の厚さは薄いもの（３
００μｍ）を用意し、不純物拡散させる前にシリコン酸
化膜等でマスキングしてから裏面電極となる領域のシリ
コンエッチング（１００〜２００μｍ）を施しておく。
次に塗布拡散あるいは固体拡散、あるいは高エネルギ−
イオン注入等で選択エリアへの不純物を導入する。第２
不純物濃度は薄いところで１×１０^１９／ｃｍ^３以上が
望ましいが１×１０^１７／ｃｍ^３でも抵抗は５００Ω程
度と十分適用範囲である。

【００４１】ここではシリコンエッチングで支持基板を
掘り下げたが、高精度なダイシングにより１００〜２０
０μｍノズル列に沿って掘り下げてもよい。これらのシ
リコンの掘り下げにより第２の不純物の拡散時間を大幅
に短縮できることになる。

【００４２】（実施例３）図７は、実施例３のインクジ
ェットヘッドの例を示す概略断面図であり、請求項５，
６に対応する。実施例３のインクジェットヘッドを製造
するプロセスフローにおいては実施例１に概ね同じであ
るため、ここでは実施例１の説明で用いた図３（Ｄ），
図５（Ｌ）に置き換えて図７（Ａ），（Ｂ）で説明す
る。図７（Ａ）ではギャップスペーサ７１をシリコン酸
化膜で形成するところを振動板の不純物と同型の不純物
を含むポリシリコンをデポしパターニングし形成する。
ここで、振動板６４とギャップスペーサ７１と支持基板
７０はすべて同型の不純物を含むシリコンとなり導電性
をもつ。したがって、支持基板裏面の基板電位を取るこ
とで、即ちＦＰＣの電極パッドへ電位を取ることで振動
板を電気的に安定電位（例えばＧＮＤ）にすることがで
きる。

【００４３】（実施例４）図８に実施例４のインクジェ
ットヘッドの好適な例を示し、これに基づいて説明す
る。実施例４は請求項７に対応する。実施例４のインク
ジェットヘッドを製造するプロセスフローは実施例１に
概ね同じであるため、ここでは実施例１で用いた図５
（Ｌ）に置き換えて説明する。インク流路貫通孔８５を
有しその周りにはインクの漏れないようにスペーサ８６
を設け支持基板側と接着剤で接着しキュアーする。支持
基板の裏面電極に対応してＦＰＣ側にパッド８７を設け
る。スペーサ８６を接着すると同時にバンプ圧着する。
スペーサ厚はバンプあるいはＡＣＦ材圧着厚さとバラン
スを取るものとする。実施例ではインク供給口へのＦＰ
Ｃを通しての外部インク供給への接続が裏面側から容易
にできるメリットが生まれる。なお、裏面電極とは個別
電極と振動板共通電極の両方をさす。

【００４４】（実施例５）実施例５のインクジェットヘ
ッドは請求項９に対応するものである。実施例５のイン
クジェットヘッドは図示しないが、請求項１〜７の発明
に基づき、ノズルをマトリックス状に構成し、その構成
にインク流路、液室、電極がセットで対応できるように
なるので、そのメリットを活かし多数ノズル化が進む。
すると、多数のノズルのヘッドの製造歩留の低下が問題
となってくる。数ビットの不良ヘッドを救済するために
冗長ビット列を設けておきソフト的に調整して良品とす
るものである。実施例としては、ノズル板製作／接着前
に電極基板と振動板を貼り合わせた後、液室をＫＯＨで
エッチングして振動板を形成する。その時点でレーザド
ップラー等により全ビット振動評価検査し不良ビット検
出しておく。救済可能なレベルのヘッドについて冗長ノ
ズルと不良ノズルを入れ替え、印字ソフト変更により良
品とする。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような作用効果が得られる。請求項１のインクジェッ
トヘッドによれば、従来の１列あるいは２列のノズルを
４〜５本を寸法精度良くアセンブリしマトリックス状に
仕上げる場合と比較してノズル列間の寸法精度が向上す
る。また、ノズル列アライメント組み立て工数が本発明
では簡略化でき、その分コストダウンが可能となる。多
数ノズルの高集積化が可能となり、単位面積当りの印刷
スピードが速くなる。また、見方をかえれば同速度の印
刷スピードとした場合に対応したヘッドのノズル数が少
なくて済み、その分コストダウンが可能となる。更には
静電型駆動なので、多数ノズル同時噴射しても消費電力
はバブル方式の約１／１００であって発熱も少なく高速
安定印字が可能となる。

【００４６】請求項２のインクジェットヘッドによれ
ば、振動板の弾性復元力はギャップ周辺寸法すなわち振
動板の短辺振動長の４乗に反比例するのでＸ方向、Ｙ方
向の寸法が等しいと低消費電力、低電圧、小滴化が可能
となる。したがって、マトリックス状ノズル配置に適合
した構成を取ることが可能となる。

【００４７】請求項３のインクジェットヘッドによれ
ば、ヘッドの裏面側から個別電極の電極取りだし口とイ
ンク供給口取出し口を設けることでマトリックスノズル
の個別電極への配線の這い回しが容易となり、また、各
ビットの個別電極への配線抵抗が低抵抗になり、均一性
が向上しヘッドの配線設計が容易になると共に製造、組
み立て上はヘッド表面側に集中する電極取り出しパッ
ド、インク供給口の方式に比してそれが裏面側へ回り製
造組み立てしやすくなる。ヘッドの機能上はインクの吐
出側、即ちヘッド表面側のフリースペースが広くなり印
刷する紙との間隔を一定に保ちやすく。製造歩留まり向
上、コストダウン、信頼性向上が可能になる。

【００４８】請求項４のインクジェットヘッドによれ
ば、Ｐ型またはＮ型不純物を用いてのＰＮ接合を利用し
た裏面電極の形成なので、電極部分のシリコン基板を先
にエッチングあるいはダイシングすることで横拡散と深
さ方向拡散のアスペクトを高く形成できる。したがっ
て、各電極セルピッチ、各ノズルピッチ間隔を小さくで
き、ノズル高集積化に対応した電極基板集積化が可能と
なり、アクチュエータの軽薄短小と低コスト化が可能と
なる。

【００４９】請求項５及び６のインクジェットヘッドに
よれば、振動板の電位を取るための電極取りだし口がギ
ャップ隔壁即ちギャップスペーサに不純物を含むポリシ
リコンを使用し、振動板−ギャップ隔壁−電極基板と電
気的に導通することでヘッド裏面側から振動板の電位を
取ることが可能となる。しいては請求項３の作用効果が
ある。

【００５０】請求項７のインクジェットヘッドによれ
ば、ＦＰＣの構造を本発明のごとく工夫することでイン
クをＦＰＣをスルーして供給でき、アセンブリ形態がシ
ンプルになりアクチュエータの軽薄短小と低コスト化が
可能となる。

【００５１】請求項８のインクジェットヘッドによれ
ば、共通液室間へ運河流路を渡すことで高集積液室への
インク供給ルートが２方向となるためインクが安定供給
できる。また、貫通流路から直接各液室へインク供給し
た場合と比べて運河供給で１クッションおくので貫通流
路のインク圧力の変動が緩和されインクを安定供給でき
る。

【００５２】請求項９のインクジェットヘッドによれ
ば、高集積したノズルの製造歩留は低くなりがちである
が、冗長ビットを有する構成にしソフト的に数ビット不
良品を救済することで製造歩留が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の静電型インクジェットヘッドを使用
したインクジェット記録装置の斜視図及び側断面図であ
る。

【図２】 本発明の静電型インクジェットヘッドのアク
チュエータ部分分解斜視図である。

【図３】 本発明の静電型インクジェットヘッドを製造
する実施例１のプロセスフローを示す断面図である。

【図４】 図３に続く実施例１のプロセスフローを示す
断面図である。

【図５】 図４に続く実施例１のプロセスフローを示す
断面図である。

【図６】 実施例２の静電型インクジェットヘッドを示
す概略断面図である。

【図７】 実施例３の静電型インクジェットヘッドを示
す概略断面図である。

【図８】 実施例４の静電型インクジェットヘッドを示
す概略斜視図である。

【図９】 従来の静電型インクジェットヘッドを示す概
略斜視図、及び個々のアクチュエータを示す概略断面図
である。

【符号の説明】

１３…キャリッジ、１４…インクジェットヘッド、１５
…インクカートリッジ、５０…ノズル基板、５１…ノズ
ル、６０…振動板基板、６１…シリコン酸化膜、６２…
液室、６３…隔壁、６４…振動板、６５…流体抵抗、７
０…電極基板、７１…シリコン酸化膜、７２…電極、７
３…振動室、７４…個別電極、７５…保護膜、７６…裏
面流路、８０…ＦＰＣ、８１…シリコン窒化膜、８２…
電極パッド、８３…スペーサ、８４…バンプ、８５…イ
ンク流路貫通孔、８６…スペーサ、８７…パッド。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録液を吐出するノズルに連通する液室
   の一部を構成する振動板と、該振動板に対してギャップ
   を介して個別電極が対向配置された電極基板を有し、前
   記振動板を静電力により変形させ記録液を前記ノズルか
   ら吐出するアクチュエータを備えた静電型インクジェッ
   トヘッドにおいて、 前記ノズルが複数一体構造で平面上に配置され、その配
   置はある規則をもって配列されたノズル列が３列以上並
   列したマトリックス状であることを特徴とする静電型イ
   ンクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１記載の静電型インクジェットヘ
   ッドにおいて、 前記各アクチュエータの個別電極上に形成された振動板
   と液室の形状がＸ方向の有効寸法とＹ方向の有効寸法比
   が１〜３倍であり、前記ノズルに対応してそれぞれが一
   平面上に配置されていることを特徴とする静電型インク
   ジェットヘッド。
3. 【請求項３】 請求項１記載の静電型インクジェットヘ
   ッドにおいて、 前記個別電極の外部電極への接続構造がシリコン電極基
   板のＰＮ分離によってなされるとともに、ヘッド裏面か
   ら連通する前記液室へインク供給が可能な貫通流路を有
   することを特徴とする静電型インクジェットヘッド。
4. 【請求項４】 請求項３記載の静電型インクジェットヘ
   ッドにおいて、 前記個別電極の外部電極への接続構造がシリコン電極基
   板のＰＮ分離を使った構造が、裏面側の電極部のシリコ
   ンを一部掘り下げてからＰ型またはＮ型不純物をドープ
   することによって形成されることを特徴とする静電型イ
   ンクジェットヘッド。
5. 【請求項５】 請求項３の静電型インクジェットヘッド
   において、 前記振動板共通電極の外部電極への接続構造がシリコン
   電極基板のＰＮ分離によってなされることを特徴とする
   静電型インクジェットヘッド。
6. 【請求項６】 請求項５の静電型インクジェットヘッド
   において、 ギャップスペーサがシリコン振動板の不純物、シリコン
   支持基板の不純物と同型の不純物を含むポリシリコンで
   構成されていることを特徴とする静電型インクジェット
   ヘッド。
7. 【請求項７】 請求項３または５記載の静電型インクジ
   ェットヘッドにおいて、 裏面配列の電極パッドに対応してＦＰＣが接続されてい
   るとともに、該ＦＰＣが裏面流路の開口部に対応してイ
   ンク供給管への貫通口を有することを特徴とする静電型
   インクジェットヘッド。
8. 【請求項８】 請求項３の静電型インクジェットヘッド
   において、 複数本の共通液室間に運河流路を設け、該運河流路から
   前記各液室へインクを供給するインク流路と液室配置を
   有することを特徴とする静電型インクジェットヘッド。
9. 【請求項９】 請求項１乃至８いずれかに記載の静電型
   インクジェットヘッドにおいて、 前記ノズル列には冗長ノズル列が付加されていることを
   特徴とする静電型インクジェットヘッド。