JP2003246070A - 液滴吐出ヘッド及びその製造方法、インクジェット記録装置並びにマイクロデバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで安定した滴吐出特性が得られな
い。 【解決手段】 振動板１０には絶縁膜１１を介して電気
的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体からな
る、間隔を犠牲膜３５を用いて形成した複数の電極１４
を設け、電極１４、１４間に静電力を発生させることに
よって振動板１０を変形させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液滴吐出ヘッド及びその
製造方法、インクジェット記録装置並びにマイクロデバ
イスに関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の
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液滴吐出ヘッドである
インクジェットヘッドは、インク滴を吐出する単一又は
複数のノズル孔と、このノズル孔が連通する吐出室（イ
ンク室、液室、加圧液室、圧力室、インク流路等とも称
される。）と、吐出室内のインクを加圧する圧力を発生
する圧力発生手段とを備えて、圧力発生手段で発生した
圧力で吐出室内インクを加圧することによってノズル孔
からインク滴を吐出させる。

【０００３】なお、液滴吐出ヘッドとしては、例えば液
体レジストを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮ
Ａの試料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドなどもあ
るが、以下ではインクジェットヘッドを中心に説明す
る。また、液滴吐出ヘッドのアクチュエータ部分を構成
するマイクロアクチュエータは、例えばマイクロポン
プ、マイクロ光変調デバイスなどの光学デバイス、マイ
クロスイッチ（マイクロリレー）、マルチ光学レンズの
アクチュエータ（光スイッチ）、マイクロ流量計、圧力
センサなどのマイクロデバイスにも適用することができ
る。

【０００４】ところで、液滴吐出ヘッドとしては、圧力
発生手段として圧電素子などの電気機械変換素子を用い
て吐出室の壁面を形成している振動板を変形変位させる
ことでインク滴を吐出させるピエゾ型のもの、吐出内に
配設した発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いてイン
クの膜沸騰でバブルを発生させてインク滴を吐出させる
バブル型（サーマル型）のもの、吐出室の壁面を形成す
る振動板を静電力で変形させることでインク滴を吐出さ
せる静電型のものなどがある。

【０００５】近年、環境問題から鉛フリーであるバブル
型、静電型が注目を集め、鉛フリーに加え、低消費電力
の観点からも環境に影響が少ない、静電型のものが複数
提案されている。

【０００６】この静電型ヘッドの中には、振動板をイン
ク室側に押し込みインク室内の内容積を小さくすること
でインク滴を吐出させる押し打ち法で駆動するものと、
振動板をインク室の外側方向の力で変形させインク室内
の内容積を広げた状態から元の内容積になるように振動
板の変位を元に戻すことでインク滴を吐出させる引き打
ち法で駆動するものとがある。

【０００７】押し打ち法タイプの静電型ヘッドとして
は、例えば特開平２−２６６９４３号公報に記載されて
いるように、一対の電極対の間にインクが充填されてお
り、片方あるいは両方の電極が振動板として働く形態
で、電極間に電圧を印加することによって電極間に静電
引力が働き、電極（振動板）が変形しそれによってイン
クが押し出され吐出するものがある。また、特開２００
０−１５８０５号公報に記載されているように、シリコ
ン基板からなる振動板表面に突起部を設け、この突起部
に電極を形成し、電極に電圧を印加することによって突
起部間に作用するという静電力によって振動板を変形さ
せ、インクを吐出するものもある。

【０００８】引き打ち法としては、例えば特開平６−７
１８８２号公報に記載されているように、一対の電極対
がエアギャップを介して設けられており、片方の電極が
振動板として働き、振動板の対向する電極と反対側にイ
ンクが充填されるインク室が形成され、電極間（振動板
−電極間）に電圧を印加することによって電極間に静電
引力が働き、電極（振動板）が変形し、電圧を除去する
と振動板が弾性力によってもとの状態に戻り、その力を
用いてインクを吐出するものがある。また、特開２００
１−４７６２４号公報に記載されているように、櫛歯状
に形成され互いに入れ子になった電極対の片方に振動板
を備え、電極対に電圧を印加することによって櫛歯間に
静電力引力を発生させ、電極の変位により振動板を変形
させ、電圧を切った時に振動板の弾性力でインクを吐出
するものもある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平２−２６６９４３号公報記載の液滴吐出ヘッドにあ
っては、電極間にインクを充填しているので必然的に電
極間距離が大きくなる。電極間に働く静電力は電極間距
離の２乗に反比例するので電極間距離が大きくなると必
要な電圧が非常に大きくなってしまうという問題があ
る。

【００１０】この場合、インクの誘電率によってある程
度電圧を下げることはできるが、電極間距離の影響が大
きいのであまり効果がない。また、インクの誘電率を大
きくする必要がある、あるいはインクに電界がかかるこ
とよりインクの自由度は小さくなる。そのため、インク
の色、ｐＨ、粘度などのインク物性に制限が加わり、高
画質化が困難であるという課題がある。

【００１１】また、前記特開平６−７１８８２号公報記
載の液滴吐出ヘッドにあっては、電極間にインクを充填
していないのでインクに対する制限が少なく高画質化に
は有利である。しかしながら、低電圧化のためには電極
間のエアギャップを非常に小さくしなければならず、そ
のような微小なギャップを精度良く、バラツキ少なく形
成するのは非常に困難であり、歩留まりが上がらないと
いった問題がある。

【００１２】また、振動板の弾性力によってインクを吐
出する、いわゆる引き打ちの方法であるので、振動板は
インクを吐出するだけの剛性が必要であり、そのような
剛性の振動板を静電力で引き付けるため電圧が高くなっ
てしまうといった課題がある。

【００１３】さらに、前記特開２００１−４７６２４号
公報記載の液滴吐出ヘッドにあっては、櫛歯状電極を用
いているので変位量は大きくすることができるが、発生
力は非常に小さく、インクを吐出するだけの発生力を得
ようとした場合、非常に電圧が高くなってしまう。しか
も、構造が複雑であるので作製が困難であり、コスト高
となってしまうという課題がある。

【００１４】また、前記特開２０００−１５８０５号公
報記載の液滴吐出ヘッドにあっては、導電性を有するシ
リコン基板で形成した振動板に突起部を設けて、この突
起部に導電性部材の電極を形成しているので、シリコン
振動板を介して各電極間が同電位になって静電力が発生
せず、振動板を変形できないという課題がある。

【００１５】しかも、振動板に突起部を形成して、この
突起部に電極を付けなければならず、そのような立体微
細構造の表面に電極を付けるのは困難であり、電極がう
まく形成されない部分ができたり、バラツキが生じたり
で、安定して製造できなく歩留まりが悪いという課題が
ある。

【００１６】さらに、低電圧化のためには突起間の間隔
は狭くしなければならないが、そのような狭い間隔の中
に電極を形成するのは困難であり、また狭い突起間に電
極を形成するとショートしてしまうという不良が生じた
りする。また、突起部に電極を形成することは、立体構
造でのフォトリソ工程はレジストコート、露光などが困
難であることから、一般的な方法では不可能であり、そ
のため特別な装置を使用したり、製造工程が長くなった
りしてコスト高となってしまうという課題がある。

【００１７】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、低コストで、滴吐出効率が高く、高画質印字が
可能な液滴吐出ヘッド、この液滴吐出ヘッドを製造する
ための製造方法、このヘッドを搭載した高画質記録が可
能なインクジェット記録装置、低コストで、動作効率が
高いマイクロデバイスを製造するための製造方法を提供
することを目的とする。

【００１８】

【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の製造方法は、液滴を
吐出するノズル孔と、前記ノズル孔のそれぞれに連通す
る吐出室と、吐出室の少なくとも一方の壁を構成する振
動板と、振動板に設けた電気的に互いに絶縁分離された
導電性を有する構造体からなる少なくとも２つの電極と
を有し、電極間に静電力を発生させることによって振動
板を変形させる液滴吐出ヘッドを製造する方法であっ
て、電極間を犠牲膜を用いて形成する。

【００１９】ここで、電極を１つおきに形成した後犠牲
膜を形成することが好ましい。また、犠牲膜の膜厚を電
極間隔と略同じ又は電極間隔より大きくすることが好ま
しい。さらに、犠牲膜は電極及び電極の下地層に対して
十分に除去速度が大きい除去方法で除去することが好ま
しい。

【００２０】また、犠牲膜は絶縁膜とすることができ
る。この犠牲膜は電極材料の表面酸化で形成することが
できる。この場合、電極材料がポリシリコンであり、犠
牲膜は電極材料を熱酸化して形成することが好ましい。
さらに、犠牲膜は堆積膜とすることができる。この場
合、犠牲膜はＣＶＤ法により形成することが好ましく、
この犠牲膜はシリコン酸化膜又は窒化膜とすることがで
きる。

【００２１】さらに、犠牲膜の厚さが５０〜５００ｎｍ
の範囲内であることが好ましい。また、犠牲膜は電極を
すべて形成した後に除去することが好ましい。この場
合、犠牲膜はウエットエッチングで除去することが好ま
しい。

【００２２】本発明に係る液滴吐出ヘッドは、本発明に
係る製造方法で製造された、液滴を吐出するノズル孔
と、ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室と、吐出室の
少なくとも一方の壁を構成する振動板と、振動板に設け
た電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体
からなる少なくとも２つの電極とを有し、電極間に静電
力を発生させることによって振動板を変形させるヘッド
である。

【００２３】この液滴吐出ヘッドにおいては、振動板と
電極との間に犠牲膜を除去するときに除去されない膜、
例えば窒化膜又はシリコン酸化膜を有することが好まし
い。また、隣り合う電極の少なくとも一方は表面が研磨
されていることが好ましい。

【００２４】本発明に係るインクジェット記録装置は、
インク滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドを備え
たものである。

【００２５】本発明に係るマイクロデバイスは、可動部
分に電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造
体からなる電極間を犠牲膜を用いて形成した少なくとも
２つの電極を設けたものである。

【００２６】

【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、本発明の液滴吐出ヘ
ッドの第１実施形態に係るインクジェットヘッドの分解
斜視図で、一部断面図で示している。図２は同ヘッドの
振動板長手方向の断面説明図、図３は同ヘッドの振動板
短手方向の断面説明図、図４は同ヘッドの電極配置パタ
ーンを示す平面説明図である。

【００２７】このインクジェットヘッドは、インク液滴
を基板の面部に設けたノズル孔から吐出させるサイドシ
ュータタイプのものであり、下記に詳述する構造を持つ
３枚の第１、第２、第３基板１、２、３を重ねて接合し
た積層構造となっており、インク滴を吐出する複数のノ
ズル孔４、各ノズル孔４が連通する吐出室６、各吐出室
６に流体抵抗部７を介してインクを供給する共通液室
（共通インク室）８などを形成している。

【００２８】中間の第１基板１は、シリコン基板からな
り、底壁を振動板１０とする吐出室６を形成するための
凹部と、各々の吐出室６にインクを供給するための共通
液室８を形成するための凹部を有する。

【００２９】振動板１０の下面には、熱酸化膜、シリコ
ン窒化膜などの絶縁膜１１を形成し、この絶縁膜１１表
面に電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造
体からなり、相互間で静電力を発生するための複数の電
極１４を所定の間隔を置いて形成している。

【００３０】この場合、振動板１０と各電極１４とは絶
縁膜１１で電気的に分離され、また各電極１４のうちの
相隣り合う２つの電極（これを相対的に電極１４ａ、１
４ｂという。）も空隙によって相互に電気的に分離され
る。なお、電極１４は、例えばポリシリコン、或いは単
結晶シリコンから形成している。この振動板１０と複数
の電極１４によって可動部分である振動板１０を変形さ
せるマイクロアクチュエータを構成している。

【００３１】ここで、図４は第１基板１の電極１４側か
ら見た場合の一つの振動板に対する電極配置パターンの
一例を示すものである。同図に示すように、互いに電気
的に分離した相隣り合う電極１４ａと電極１４ｂには、
駆動回路（ここでは発信回路で図示）１５から互いに電
位差を生じる駆動電圧（異なる電位の電圧）が印加され
るようになっている。

【００３２】この第１基板１の下面に接合される第２基
板２は、電極１４を外部からの衝撃やホコリなどから保
護したり、第１基板１の強度を補強したりするための保
護基板である。この第２基板２には、ガラス、金属、シ
リコン、樹脂などからなる基板などを使用し、この基板
２には各振動板１０に対応する位置に例えば１ｍｍの深
さの凹部１６を形成している。ただし、必ずしも振動板
１０ごとに凹部１６を形成する必要はなく、振動板配列
を囲む凹部、あるいはチップの縁のみ接合される凹部を
形成する構成でも良い。

【００３３】また、第１基板１の上面に接合される第３
基板３には、例えば厚さ５０μｍのニッケル基板を用
い、第３基板３の面部に、吐出室６と連通するようにそ
れぞれノズル孔４、共通液室８と吐出室６を連通させる
流体抵抗部７となる溝を設け、また共通液室８と連通す
るようにインク供給口９を設けている。

【００３４】このように構成したインクジェットヘッド
の動作を説明する。例えば図４の構成において、電極１
４ａに発振回路１５により０Ｖから４０Ｖのパルス電位
を印加すると、電極１４ａの表面がプラスに帯電し、パ
ルス電位を印加していない隣り合う電極１４ｂとの間
で、図５に示すように、静電力が発生して、静電気の吸
引作用が働き、電極１４の自由端（振動板１０側が固定
端）が引き合って電極１４が変位し、これらの電極１４
の自由端側が変位することで、電極１４の固定端側であ
る振動板１０が上方へたわむことになる。その結果、吐
出室６内の圧力が急激に上昇し、図３に示すように、ノ
ズル孔４よりインク液滴２２を記録紙２３に向けて吐出
する。

【００３５】そして、電極１４ａの電位が０Ｖに戻る
と、電極１４ｂとの間に電位差はなくなり、振動板１０
は元の状態に復元する。振動板１０が復元することによ
り、インクが共通液室８より流体抵抗部７を通じて吐出
室６内に補給される。すなわち、この実施形態では押し
打ち法でインク滴を吐出させる。

【００３６】ここで、電極間に働く力Ｆは、次の（１）
式に示すように電極間距離ｄの２乗に反比例して大きく
なる。低電圧で駆動するためには、電極１４ａと電極１
４ｂとの間隔、つまり電極１４間の溝を狭く形成するこ
とが重要となる。

【００３７】

【数１】

【００３８】なお、（１）式において、Ｆ：電極間に働
く力、ε：誘電率、Ｓ：電極の対向する面の面積、ｄ：
電極間距離、 Ｖ：印加電圧である。

【００３９】このように、このインクジェットヘッドに
おいては、振動板１０の一方の面に絶縁膜１１を介して
それぞれ電気的に分離独立した電極１４を設け、電極１
４の対向する電極１４ａと電極１４ｂ間に電位差を生じ
る電圧を印加することによって、隣り合う電極１４ａと
電極１４ｂとの間で静電引力が発生し、電極１４のわず
かな変位により振動板１０の大きな変位を得ることがで
き、滴吐出効率が向上し、高画質記録が可能になる。

【００４０】そして、このヘッドのマイクロアクチュエ
ータにおいては、振動板１０に設けた構造体自体が電極
１４として働くので、従前のようにシリコン構造体に電
極を成膜などの方法により形成するという困難な工程の
必要がなく、コストダウンを図ることが可能であり、ま
た、構造体間の非常に狭い間隔に電極を形成することに
よって生じるショートなどの不良も低減できる。さら
に、構造体に電極を形成した後に電極を櫛の歯状に分離
するという工程も必要がなく、低コスト化、大量生産が
容易である。

【００４１】さらに、振動板１０と電極１４は絶縁膜１
１などで電気的に分離しているので、従来のように電極
に電圧を印加しても振動板を介してすべての電極が同電
位になって作動不良になることもなく、電極１４に印加
した電圧が振動板１０側にリークすることもなく、効率
良く電極１４に電圧を印加することができる。この場
合、振動板１０と電極１４を電気的に分離する一例とし
て振動板１０と電極１４の間に絶縁膜１１を形成するこ
とによって、容易に絶縁することができ信頼性の高い液
滴吐出ヘッドを得ることができる。なお、振動板自体を
絶縁性部材で形成すれば、絶縁膜を設けないでも良い。

【００４２】また、振動板１０と電極１４の間に絶縁膜
１１を設けることで、後述する製造工程において、絶縁
膜１１が犠牲膜エッチング時にストッピング層となり、
犠牲膜除去工程の振動板１０に対する影響を防止するこ
とができる。

【００４３】次に、第２実施形態に係るインクジェット
ヘッドについて図６を参照して説明する。なお、同図は
同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図である。こ
の実施形態においては、電極１４と同一材料の層又は構
造体であるスペーサ２５を振動板１０以外の領域で電極
１４を形成する面と略同一平面に形成している。このス
ペーサ２５は電極１４と同時に形成することができ、振
動板領域以外の電極材料を除去しないことで形成するこ
とができる。

【００４４】このようなスペーサ２５を設けることによ
り第１基板１を第２基板２に接合する前の工程におい
て、微小な構造体である電極１４を保護することがで
き、製造工程においてウェハ搬送や、プロセス中におけ
る電極１４の破損による不良を低減することができる。

【００４５】次に、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を参照して説明する。なお、同図は
同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図である。こ
の実施形態においては、電極１４と同一材料の層又は構
造体であるスペーサ２５を振動板１０以外の領域で電極
１４を形成する面と略同一平面に形成するとともに、こ
のスペーサ２５の厚さを電極１４の厚さよりも厚く形成
している。この場合、第２基板２は平板板基板をそのま
ま用いることができ凹部を形成する必要がなくなる。

【００４６】このような構造とすることによって第２実
施形態よりもさらに電極１４はスペーサ２５のために接
触して破損することが少なくなり、電極破損による不良
を低減することができる。また、第１基板１の下に保護
基板（第２基板２）を接合する場合、保護基板に凹部を
形成しなくても良いという利点もある。

【００４７】次に、第４実施形態に係るインクジェット
ヘッドについて図８を参照して説明する。なお、同図は
同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図である。こ
の実施形態では、電極１４の表面に保護膜２６を形成し
ている。すなわち、前述したように、駆動電圧を低くす
るためには、電極１４の間隔を小さくしなければならな
いが、そのような微小な間隔で電極１４を形成した場
合、小さなダストであってもが電極１４上に載るとショ
ートの原因となり、動作不良を起こすことがあり、ま
た、非常に微小な間隔なので、空気の湿度によって電極
１４表面に微小な水滴が発生した場合にも、ショートの
原因となる。

【００４８】そこで、電極１４の表面に絶縁膜からなる
保護膜２６を設けることによって、電極１４間のショー
トによる動作不良を低減することができる。また、電圧
を印加した時の電極間１４の放電により動作不良を起こ
すことがあるが、これに対して保護膜２６を設けること
によって、耐圧も向上することができ、信頼性の高い液
滴吐出ヘッドが得られる。

【００４９】次に、上述したような液滴吐出ヘッドを製
造するための本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の
第１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９を参照して説明する。この実施形態では、振
動板１０と電極１４との間の絶縁膜１１を窒化膜で、電
極１４ａ、電極１４ｂをポリシリコン（多結晶シリコ
ン）で、後述する犠牲膜３５を熱酸化膜でそれぞれ形成
し、犠牲膜３５をウェットエッチで除去する例である。

【００５０】同図（ａ）に示すように、振動板１０とな
る膜３０を形成した後に、電極１４と振動板１０とを電
気的に絶縁するための絶縁膜１１となる窒化膜３１を５
０ｎｍの厚みに形成する。ここで窒化膜３１の成膜方法
としては、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法がある。絶縁膜
１１としては、窒化膜３１に限らず、電極１４ａのエッ
チング時のストッピング層となり、且つ犠牲膜の除去時
のストッピング層となる膜であれば特に限定されない。
その後、窒化膜３１上に電極１４ａとなるポリシリコン
３４ａを３μｍの厚みに成膜する。

【００５１】次いで、同図（ｂ）に示すように、フォト
リソによりポリシリコン３４ａ上にレジストパターンを
形成し、ドライエッチングにより、ポリシリコン３４ａ
からなる電極１４ａを形成する。ここで、電極１４ａの
幅は１μｍ、電極１４ａの間隔は１μｍとした。このと
き、窒化膜３１はエッチングストップ層となる。

【００５２】その後、同図（ｃ）に示すように、例え
ば、９００℃−１０分のウェット酸化により、電極１４
ａの表面に犠牲膜３５を１００ｎｍの厚みに形成する。
このとき、犠牲膜３５の膜厚は、所望する電極１４ａと
１４ｂの間隔と同じ厚さとする。なお、犠牲膜３５の膜
厚は電極間隔に応じるが、５０〜５００ｍｍの範囲内で
あれば、安定して量産可能である。

【００５３】そして、同図（ｄ）に示すように、犠牲膜
３５上に電極１４ｂとなるポリシリコン３４ｂを２μｍ
の厚みに成膜し、同図（ｅ）に示すように、このポリシ
リコン３４ｂを電極１４ａ上の犠牲膜３５が露出するま
でドライエッチでエッチングし、電極１４ｂを形成す
る。

【００５４】その後、同図（ｆ）に示すように、犠牲膜
３５をフッ酸水溶液で完全に除去する。

【００５５】このように犠牲膜３５を用いて電極１４
ａ、１４ｂの間隔（隙間）を形成することによって、電
極間隔が犠牲膜の膜厚のみで決まるため、高精度の電極
間隔が得られ、信頼性の高い動作特性が得られる。

【００５６】すなわち、各電極１４ａ、１４ｂ間に働く
静電力のバラツキは、電極間隔に大きく依存する。ここ
で、電極間隔の形成をフォトリソとエッチング、主にド
ライエッチで行うと、所望の電極間隔が０．１μｍ程度
で深さが数μｍであり、アスペクト比が非常に大きくな
る。そのため、フォトリソとエッチングでは、ＤＯＦマ
ージン、ウェハの反り、レジスト膜厚バラツキ、レジス
ト現像、エッチングでの寸法バラツキなどがあるため、
上記０．１μｍの電極間隔の寸法精度を安定して得るこ
とは困難である。これに対して、本発明では、電極間隔
を犠牲膜のみで制御するため、０．１μｍ程度の電極間
隔の比較的容易に形成することができる。

【００５７】また、電極を１つおきに形成した後（電極
１４ａを形成した後）犠牲膜３５を形成しているので、
犠牲膜３５を狭いスペースに成膜する必要が無くなり、
電極側面への犠牲膜のカバレッジが良好となり、各電極
間隔の寸法を高精度に制御でき、静電引力の振動板面内
でのバラツキを低減できる。

【００５８】また、犠牲膜３５の膜厚を電極間隔と略同
じにしているので、寸法バラツキが犠牲膜成膜工程のみ
で決まることになり、犠牲膜成膜工程のみを管理するこ
とにより、各電極間隔の寸法が高精度に制御することが
できる。

【００５９】さらに、犠牲膜３５は電極１４及び電極の
下地層２１に対して十分に除去速度が大きいフッ酸水溶
液を用いた除去方法で除去しているので、犠牲膜除去
時、電極及び下地へのダメージを低減でき、また、電極
間隔の寸法シフトを防止できる。

【００６０】また、犠牲膜３５として絶縁膜を形成して
いるので、製造工程において、比較的簡単に成膜でき、
熱的に比較的安定な膜があり、後の工程への影響が低減
する。この犠牲膜３５を電極材料の表面酸化（ウエット
酸化）で形成しているので、極薄膜を制御良く、成膜す
ることができ、高精度に電極間隔を制御できる。特に、
電極材料にポリシリコンを用いて、電極材料を熱酸化し
て犠牲膜を形成しているので、犠牲膜の膜厚を高精度に
制御できる。

【００６１】なお、上記工程において、ポリシリコン３
４ａの成膜後に表面を研磨するか、ポリシリコン３４ｂ
成膜後電極１４ａ上面の犠牲膜３５が除去されるまで研
磨してもよい。このように電極１４の表面を研磨するこ
とで、保護基板２との接合面を平坦化でき、接合精度及
び強度を向上できる。

【００６２】次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造
方法の第２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１０及び図１１を参照して説明する。こ
の実施形態では、振動板１０と電極１４との間の絶縁膜
１１を窒化膜で、電極１４ａ、電極１４ｂをポリシリコ
ン（多結晶シリコン）で、後述する犠牲膜４５を熱酸化
膜でそれぞれ形成し、犠牲膜４５をウェットエッチで除
去し、保護膜２６をＨＴＯ膜で形成する例である。

【００６３】図１０（ａ）に示すように、振動板１０と
なる膜４０を形成した後に、電極１４と振動板１０とを
電気的に絶縁するための絶縁膜１１となる窒化膜４１を
５０ｎｍの厚みに形成する。ここで窒化膜４１の成膜方
法としては、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法がある。絶縁
膜１１としては、窒化膜４１に限らず、電極１４ａのエ
ッチング時のストッピング層となり、且つ犠牲膜の除去
時のストッピング層となる膜であれば特に限定されな
い。その後、窒化膜４１上に電極１４ａとなるポリシリ
コン４４ａを３μｍの厚みに成膜する。

【００６４】次いで、同図（ｂ）に示すように、フォト
リソによりポリシリコン４４ａ上にレジストパターンを
形成し、ドライエッチングにより、ポリシリコン４４ａ
からなる電極１４ａを形成する。ここで、電極１４ａの
幅は１μｍとした。このとき、窒化膜４１はエッチング
ストップ層となる。

【００６５】その後、同図（ｃ）に示すように、例え
ば、９００℃−１０分のウェット酸化により、電極１４
ａの表面に犠牲膜４５を２００ｎｍの厚みに形成する。
このとき、犠牲膜４５の膜厚は、所望する電極１４ａと
１４ｂの間隔より保護膜２６の膜厚分厚くなるように形
成する。すなわち、犠牲膜４５の膜厚＝電極１４ａと１
４ｂの間隔＋（保護膜２６の膜厚×２）とする。

【００６６】そして、同図（ｄ）に示すように、犠牲膜
４５上に電極１４ｂとなるポリシリコン４４ｂを２μｍ
の厚みに成膜する。

【００６７】次いで、図１１（ａ）に示すように、この
ポリシリコン４４ｂを電極１４ａ上の犠牲膜４５が露出
するまでドライエッチでエッチングし、電極１４ｂを形
成する。

【００６８】その後、同図（ｂ）に示すように、犠牲膜
４５をフッ酸水溶液で完全に除去する。さらに、同図
（ｃ）に示すように、ＣＶＤにより保護膜２６としての
ＨＴＯ膜４６を５０ｎｍ成膜する。

【００６９】このように、電極１４ａと１４ｂが保護膜
２６としてのＨＴＯ膜４６で保護されているため、電極
間のショートによる動作不良の低減、また耐圧の向上が
得られ、信頼性の高い液滴吐出ヘッドが得られる。な
お、保護膜２６としては、ＨＴＯ膜４６に限らず、絶縁
膜であり、且つ、電極へのカバレッジが良好な絶縁膜、
例えばＣＶＤを用いた窒化膜でもよい。また、保護膜２
６は、ギャップ間隔を調整するためだけであれば、必ず
しも絶縁膜でなくても、導電性膜でも良い。

【００７０】また、犠牲膜４５の厚みを電極間隔より大
きくすることによって保護絶縁膜を形成する場合でも、
電極間隔を確保することができるようになる。

【００７１】なお、ここでも、上記工程において、ポリ
シリコン４４ａの成膜後に表面を研磨するか、ポリシリ
コン４４ｂ成膜後電極１４ａ上面の犠牲膜４５が除去さ
れるまで研磨してもよい。

【００７２】次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造
方法の第３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１２及び図１３を参照して説明する。こ
の実施形態では、振動板１０と電極１４との間の絶縁膜
１１を窒化膜で、電極１４ａ、電極１４ｂをポリシリコ
ン（多結晶シリコン）で、後述する犠牲膜５５をＣＶＤ
で成膜したシリコン酸化膜でそれぞれ形成し、犠牲膜５
５をウェットエッチで除去する例である。

【００７３】図１２（ａ）に示すように、振動板１０と
なる膜５０を形成した後に、電極１４と振動板１０とを
電気的に絶縁するための絶縁膜１１となる窒化膜５１を
５０ｎｍの厚みに形成する。ここで窒化膜５１の成膜方
法としては、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法がある。絶縁
膜１１としては、窒化膜５１に限らず、電極１４ａのエ
ッチング時のストッピング層となり、且つ犠牲膜の除去
時のストッピング層となる膜であれば特に限定されな
い。その後、窒化膜５１上に電極１４ａとなるポリシリ
コン５４ａを３μｍの厚みに成膜する。

【００７４】次いで、同図（ｂ）に示すように、フォト
リソによりポリシリコン５４ａ上にレジストパターンを
形成し、ドライエッチングにより、ポリシリコン５４ａ
からなる電極１４ａを形成する。ここで、電極１４ａの
幅は１μｍ、電極間隔は１μｍとした。このとき、窒化
膜５１はエッチングストップ層となる。

【００７５】その後、同図（ｃ）に示すように、例え
ば、ＣＶＤにより、電極１４ａの表面にシリコン酸化膜
からなる犠牲膜５５を１００ｎｍの厚みに形成する。こ
のとき、犠牲膜５５の膜厚は、所望する電極１４ａと１
４ｂの間隔と同じ厚さとする。

【００７６】そして、同図（ｄ）に示すように、異方性
酸化膜ドライエッチで電極１４ａ間の犠牲膜５５を除去
する。

【００７７】次いで、図１３（ａ）に示すように、電極
１４ｂとなるポリシリコン５４ｂを２μｍの厚みに成膜
し、同図（ｂ）に示すように、このポリシリコン５４ｂ
を電極１４ａ上の犠牲膜５５が露出するまでドライエッ
チでエッチングし、電極１４ｂを形成する。

【００７８】その後、同図（ｃ）に示すように、犠牲膜
５５をフッ酸水溶液で完全に除去する。

【００７９】このように犠牲膜５５を用いて電極１４
ａ、１４ｂの間隔（隙間）を形成することによって、電
極間隔が犠牲膜の膜厚のみで決まるため、高精度の電極
間隔が得られ、信頼性の高い動作特性が得られる。

【００８０】また、犠牲膜５５を堆積膜で形成すること
により、電極の表面酸化のように電極材を消費せずに成
膜することができ、電極幅と電極間隔を独立して制御す
ることができる。この堆積膜をＣＶＤの表面反応で堆積
させることにより、電極へのカバレッジが良好になり、
高精度に電極間隔を制御することができる。

【００８１】なお、ここでも上記工程において、ポリシ
リコン５４ａの成膜後に表面を研磨するか、ポリシリコ
ン５４ｂ成膜後電極１４ａ上面のポリシリコンが露出さ
れるまで研磨してもよい。

【００８２】次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造
方法の第４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１４及び図１５を参照して説明する。こ
の実施形態では、振動板１０と電極１４との間の絶縁膜
１１を窒化膜で、電極１４ａ、電極１４ｂをポリシリコ
ン（多結晶シリコン）で、後述する犠牲膜６５をＣＶＤ
で成膜したシリコン酸化膜でそれぞれ形成し、犠牲膜６
５をウェットエッチで除去する例である。

【００８３】図１４（ａ）に示すように、振動板１０と
なる膜６０を形成した後に、電極１４と振動板１０とを
電気的に絶縁するための絶縁膜１１となる窒化膜６１を
５０ｎｍの厚みに形成する。ここで窒化膜６１の成膜方
法としては、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法がある。絶縁
膜１１としては、窒化膜５１に限らず、電極１４ａのエ
ッチング時のストッピング層となり、且つ犠牲膜の除去
時のストッピング層となる膜であれば特に限定されな
い。その後、窒化膜５１上に電極１４ａとなるポリシリ
コン５４ａを３μｍの厚みに成膜する。

【００８４】次いで、同図（ｂ）に示すように、フォト
リソによりポリシリコン６４ａ上にレジストパターンを
形成し、ドライエッチングにより、ポリシリコン６４ａ
からなる電極１４ａを形成する。ここで、電極１４ａの
幅は１μｍとした。このとき窒化膜６１はエッチングス
トップ層となる。

【００８５】その後、同図（ｃ）に示すように、例え
ば、ＣＶＤにより、電極１４ａの表面にシリコン酸化膜
からなる犠牲膜５５を２００ｎｍの厚みに形成する。こ
のとき、犠牲膜５５の膜厚は、所望する電極１４ａと１
４ｂの間隔より保護膜２６の膜厚分厚くなるように形成
する。すなわち、犠牲膜６５の膜厚＝電極１４ａと１４
ｂの間隔＋（保護膜２６の膜厚×２）とする。

【００８６】そして、同図（ｄ）に示すように、異方性
酸化膜ドライエッチで電極１４ａ間の犠牲膜５５を除去
する。

【００８７】次いで、図１３（ａ）に示すように、電極
１４ｂとなるポリシリコン６４ｂを２μｍの厚みに成膜
し、同図（ｂ）に示すように、このポリシリコン６４ｂ
を電極１４ａ上の犠牲膜６５が露出するまでドライエッ
チでエッチングし、電極１４ｂを形成する。

【００８８】その後、同図（ｃ）に示すように、犠牲膜
６５をフッ酸水溶液で完全に除去する。さらに、同図
（ｄ）に示すように、ＣＶＤにより保護膜２６としての
ＨＴＯ膜６６を５０ｎｍ成膜する。

【００８９】このように、電極１４ａと１４ｂが保護膜
２６としてのＨＴＯ膜６６で保護されているため、電極
間のショートによる動作不良の低減、また耐圧の向上が
得られ、信頼性の高い液滴吐出ヘッドが得られる。な
お、保護膜２６としては、ＨＴＯ膜６６に限らず、絶縁
膜であり、且つ、電極へのカバレッジが良好な絶縁膜、
例えばＣＶＤを用いた窒化膜でもよい。また、保護膜２
６は、ギャップ間隔を調整するためだけであれば、必ず
しも絶縁膜でなくても、導電性膜でも良い。

【００９０】また、犠牲膜６５を用いて電極１４ａ、１
４ｂの間隔（隙間）を形成することによって、電極間隔
が犠牲膜の膜厚のみで決まるため、高精度の電極間隔が
得られ、信頼性の高い動作特性が得られる。

【００９１】なお、ポリシリコン６４ａの成膜後に表面
を研磨するか、ポリシリコン６４ｂ成膜後電極１４ａ上
面のポリシリコンが露出されるまで研磨してもよい。

【００９２】次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造
方法の第５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１６及び図１７を参照して説明する。こ
の実施形態では、振動板１０と電極１４との間の絶縁膜
１１を窒化膜で、電極１４ａ、電極１４ｂをポリシリコ
ン（多結晶シリコン）で、後述する犠牲膜７５をＣＶＤ
で成膜したシリコン窒化膜でそれぞれ形成し、犠牲膜７
５をウェットエッチで除去する例である。

【００９３】図１６（ａ）に示すように、振動板１０と
なる膜７０を形成した後に、電極１４と振動板１０とを
電気的に絶縁するための絶縁膜１１となる窒化膜７１を
５０ｎｍの厚みに形成する。ここで窒化膜７１の成膜方
法としては、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法がある。絶縁
膜１１としては、窒化膜７１に限らず、電極１４ａのエ
ッチング時のストッピング層となり、且つ犠牲膜の除去
時のストッピング層となる膜であれば特に限定されな
い。その後、窒化膜７１上に電極１４ａとなるポリシリ
コン７４ａを３μｍの厚みに成膜する。

【００９４】次いで、同図（ｂ）に示すように、フォト
リソによりポリシリコン７４ａ上にレジストパターンを
形成し、ドライエッチングにより、ポリシリコン７４ａ
からなる電極１４ａを形成する。ここで、電極１４ａの
幅は１μｍ、電極間隔は１μｍとした。このとき、窒化
膜７１はエッチングストップ層となる。

【００９５】その後、同図（ｃ）に示すように、例え
ば、ＣＶＤにより、電極１４ａの表面にシリコン窒化膜
からなる犠牲膜７５を１００ｎｍの厚みに形成する。こ
のとき、犠牲膜７５の膜厚は、所望する電極１４ａと１
４ｂの間隔と同じ厚さとする。

【００９６】そして、同図（ｄ）に示すように、異方性
酸化膜ドライエッチで電極１４ａ間の犠牲膜７５を除去
する。

【００９７】次いで、図１７（ａ）に示すように、電極
１４ｂとなるポリシリコン７４ｂを２μｍの厚みに成膜
し、同図（ｂ）に示すように、このポリシリコン７４ｂ
を電極１４ａ上の犠牲膜７５が露出するまでドライエッ
チでエッチングし、電極１４ｂを形成する。

【００９８】その後、同図（ｃ）に示すように、犠牲膜
７５を例えば１８０℃の燐酸水溶液で完全に除去する。

【００９９】このように犠牲膜７５を用いて電極１４
ａ、１４ｂの間隔（隙間）を形成することによって、電
極間隔が犠牲膜の膜厚のみで決まるため、高精度の電極
間隔が得られ、信頼性の高い動作特性が得られる。

【０１００】なお、ポリシリコン７４ａの成膜後に表面
を研磨するか、ポリシリコン７４ｂ成膜後電極１４ａ上
面のポリシリコンが除去されるまで研磨してもよい。

【０１０１】次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造
方法の第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。こ
の実施形態では、振動板１０と電極１４との間の絶縁膜
１１を窒化膜で、電極１４ａ、電極１４ｂをポリシリコ
ン（多結晶シリコン）で、後述する犠牲膜８５をＣＶＤ
で成膜したシリコン窒化膜でそれぞれ形成し、犠牲膜８
５をウェットエッチで除去する例である。

【０１０２】図１８（ａ）に示すように、振動板１０と
なる膜８０を形成した後に、電極１４と振動板１０とを
電気的に絶縁するための絶縁膜１１となる窒化膜８１を
５０ｎｍの厚みに形成する。ここで窒化膜８１の成膜方
法としては、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法がある。絶縁
膜１１としては、窒化膜８１に限らず、電極１４ａのエ
ッチング時のストッピング層となり、且つ犠牲膜の除去
時のストッピング層となる膜であれば特に限定されな
い。その後、窒化膜８１上に電極１４ａとなるポリシリ
コン８４ａを３μｍの厚みに成膜する。

【０１０３】次いで、同図（ｂ）に示すように、フォト
リソによりポリシリコン８４ａ上にレジストパターンを
形成し、ドライエッチングにより、ポリシリコン８４ａ
からなる電極１４ａを形成する。ここで、電極１４ａの
幅は１μｍとした。このとき窒化膜８１はエッチングス
トップ層となる。

【０１０４】その後、同図（ｃ）に示すように、例え
ば、ＣＶＤにより、電極１４ａの表面にシリコン窒化か
らなる犠牲膜８５を２００ｎｍの厚みに形成する。この
とき、犠牲膜８５の膜厚は、所望する電極１４ａと１４
ｂの間隔より保護膜２６の膜厚分厚くなるように形成す
る。すなわち、犠牲膜８５の膜厚＝電極１４ａと１４ｂ
の間隔＋（保護膜２６の膜厚×２）とする。

【０１０５】そして、同図（ｄ）に示すように、異方性
酸化膜ドライエッチで電極１４ａ間の犠牲膜８５を除去
する。

【０１０６】次いで、図１３（ａ）に示すように、電極
１４ｂとなるポリシリコン８４ｂを２μｍの厚みに成膜
し、同図（ｂ）に示すように、このポリシリコン８４ｂ
を電極１４ａ上の犠牲膜８５が露出するまでドライエッ
チでエッチングし、電極１４ｂを形成する。

【０１０７】その後、同図（ｃ）に示すように、犠牲膜
８５を燐水溶液で完全に除去する。さらに、同図（ｄ）
に示すように、ＣＶＤにより保護膜２６としてのＨＴＯ
膜８６を５０ｎｍ成膜する。

【０１０８】このように、電極１４ａと１４ｂが保護膜
２６としてのＨＴＯ膜８６で保護されているため、電極
間のショートによる動作不良の低減、また耐圧の向上が
得られ、信頼性の高い液滴吐出ヘッドが得られる。な
お、保護膜２６としては、ＨＴＯ膜８６に限らず、絶縁
膜であり、且つ、電極へのカバレッジが良好な絶縁膜、
例えばＣＶＤを用いた窒化膜でもよい。また、保護膜２
６は、ギャップ間隔を調整するためだけであれば、必ず
しも絶縁膜でなくても、導電性膜でも良い。

【０１０９】また、犠牲膜８５を用いて電極１４ａ、１
４ｂの間隔（隙間）を形成することによって、電極間隔
が犠牲膜の膜厚のみで決まるため、高精度の電極間隔が
得られ、信頼性の高い動作特性が得られる。

【０１１０】なお、ポリシリコン８４ａの成膜後に表面
を研磨するか、ポリシリコン８４ｂ成膜後電極１４ａ上
面のポリシリコンが露出されるまで研磨してもよい。

【０１１１】上述した各実施形態のように、電極１４を
ポリシリコンで形成することにより、比較的厚い電極１
４を容易に形成することができ、また、ドライエッチン
グにより電極１４間の細い溝を形成することができる。
つまり、電極１４間の距離（ギャップ）を小さくできる
ので、前述したように大きな力を発生することができ、
低電圧で駆動することが可能となる。

【０１１２】次に、本発明に係るインクカートリッジに
ついて図２０を参照して説明する。このインクカートリ
ッジ１００は、ノズル孔１０１等を有する上記各実施形
態のいずれかのインクジェットヘッド１０１と、このイ
ンクジェットヘッド１０１に対してインクを供給するイ
ンクタンク１０２とを一体化したものである。

【０１１３】このようにインクタンク一体型のヘッドの
場合、ヘッドの低コスト化、信頼性は、ただちにインク
カートリッジ全体の低コスト化、信頼性につながるの
で、上述したように低コスト化、高信頼性化すること
で、インクカートリッジの歩留まり、信頼性が向上し、
ヘッド一体型インクカートリッジの低コスト化を図れ
る。

【０１１４】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
（ヘッド一体型のインクカートリッジを含む。）を搭載
したインクジェット記録装置の一例について図２１及び
図２２を参照して説明する。なお、図２１は同記録装置
の斜視説明図、図２２は同記録装置の機構部の側面説明
図である。

【０１１５】このインクジェット記録装置は、記録装置
本体１１１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本発明に係るインクジェット
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１１
２等を収納し、装置本体１１１の下方部には前方側から
多数枚の用紙１１３を積載可能な給紙カセット（或いは
給紙トレイでもよい。）１１４を抜き差し自在に装着す
ることができ、また、用紙１１３を手差しで給紙するた
めの手差しトレイ１１５を開倒することができ、給紙カ
セット１１４或いは手差しトレイ１１５から給送される
用紙１１３を取り込み、印字機構部１１２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１
１６に排紙する。

【０１１６】印字機構部１１２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１２１と
従ガイドロッド１２２とでキャリッジ１２３を主走査方
向（図２２で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、この
キャリッジ１２３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液滴吐出ヘッドであるインクジェ
ットヘッドからなるヘッド１２４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１２３
にはヘッド１２４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１２５を交換可能に装着している。

【０１１７】インクカートリッジ１２５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。

【０１１８】また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘ
ッド１２４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。

【０１１９】ここで、キャリッジ１２３は後方側（用紙
搬送方向下流側）を主ガイドロッド１２１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１２２に摺動自在に載置している。そして、このキャ
リッジ１２３を主走査方向に移動走査するため、主走査
モータ１２７で回転駆動される駆動プーリ１２８と従動
プーリ１２９との間にタイミングベルト１３０を張装
し、このタイミングベルト１３０をキャリッジ１２３に
固定しており、主走査モーター１２７の正逆回転により
キャリッジ１２３が往復駆動される。

【０１２０】一方、給紙カセット１１４にセットした用
紙１１３をヘッド１２４の下方側に搬送するために、給
紙カセット１１４から用紙１１３を分離給装する給紙ロ
ーラ１３１及びフリクションパッド１３２と、用紙１１
３を案内するガイド部材１３３と、給紙された用紙１１
３を反転させて搬送する搬送ローラ１３４と、この搬送
ローラ１３４の周面に押し付けられる搬送コロ１３５及
び搬送ローラ１３４からの用紙１１３の送り出し角度を
規定する先端コロ１３６とを設けている。搬送ローラ１
３４は副走査モータ１３７によってギヤ列を介して回転
駆動される。

【０１２１】そして、キャリッジ１２３の主走査方向の
移動範囲に対応して搬送ローラ１３４から送り出された
用紙１１３を記録ヘッド１２４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１３９を設けている。こ
の印写受け部材１３９の用紙搬送方向下流側には、用紙
１１３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送
コロ１４１、拍車１４２を設け、さらに用紙１１３を排
紙トレイ１１６に送り出す排紙ローラ１４３及び拍車１
４４と、排紙経路を形成するガイド部材１４５，１４６
とを配設している。

【０１２２】記録時には、キャリッジ１２３を移動させ
ながら画像信号に応じて記録ヘッド１２４を駆動するこ
とにより、停止している用紙１１３にインクを吐出して
１行分を記録し、用紙１１３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１１３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１１３を排紙する。この場合、ヘッド１２
４を構成する本発明に係るインクジェットヘッドはイン
ク滴噴射の制御性が向上し、特性変動が抑制されている
ので、安定して高い画像品質の画像を記録することがで
きる。

【０１２３】また、キャリッジ１２３の移動方向右端側
の記録領域を外れた位置には、ヘッド１２４の吐出不良
を回復するための回復装置１４７を配置している。回復
装置１４７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１２３は印字待機中にはこ
の回復装置１４７側に移動されてキャッピング手段でヘ
ッド１２４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。

【０１２４】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１２４の吐出口（ノズル）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。

【０１２５】このように、このインクジェット記録装置
においては本発明を実施したインクジェットヘッドを搭
載しているので、安定したインク滴吐出特性が得られ
て、画像品質が向上する。また、低電圧で駆動できるヘ
ッドを搭載するので、インクジェット記録装置全体の消
費電力も低減できる。

【０１２６】次に、本発明に係るマイクロデバイスとし
てのマイクロポンプについて図２３を参照して説明す
る。なお、同図は同マイクロポンプの要部断面説明図で
ある。このマイクロポンプは、流路基板２０１と保護基
板２０２とを重ねて接合した積層構造となっており、流
路基板２０１には流体が流れる流路２０３を形成すると
ともに、流路２０３の一壁面を形成する変形可能な可動
板２０４（ヘッドの振動板に相当する。）を設け、可動
板２０４の保護基板２０２と接合固定しない部分は可動
部分２０５となっている。

【０１２７】そして、可動部分２０５には絶縁膜２０６
を介して外面側に、インクジェットヘッドと同様に、複
数の電極２０７を所定の間隔を置いて設けている。保護
基板２０２はヘッドの第２基板２と同様な機能を有する
ものであり、電極２０７を配置するための凹部２０８を
形成している。ここでは、保護基板２０２は平板板基板
にスペーサ部２０９を設けることで凹部２０８を形成し
ている。

【０１２８】このマイクロポンプの動作原理を説明する
と、前述したように複数の電極２０７に対して１つおき
にパルス電位を与えることによって電極２０７間で静電
吸引力が生じるので、可動部分２０５が流路２０３側に
変形する。ここで、可動部分２０５を図中右側から順次
駆動することによって流路２０３内の流体は、矢印方向
へ流れが生じ、流体の輸送が可能となる。

【０１２９】なお、この例では可動部分を複数設けた例
を示したが、可動部分は１つでも良い。また、輸送効率
を上げるために、可動部分間に１又は複数の弁、例えば
逆止弁などを設けることもできる。

【０１３０】次に、マイクロデバイスの他の例として光
学デバイスの実施形態について図２４を参照して説明す
る。なお、同図は同デバイスの概略構成図である。この
光学デバイスは、変形可能なミラー３０１と保護基板３
０２とを重ねて接合しており、ミラー３０１の保護基板
３０２と接合固定しない部分は可動部分３０５となって
いる。そして、可動部分３０５には絶縁膜３０６を介し
て外面側に複数の電極３０７を所定の間隔を置いて設け
ている。保護基板３０２はヘッドの第２基板２と同様な
機能を有するものであり、電極３０７を配置するための
凹部３０８を形成している。ここでは、保護基板３０２
は平板板基板にスペーサ部３０９を設けることで凹部３
０８を形成している。なお、ミラー３０１表面は反射率
を増加させるため誘電体多層膜や金属膜を形成すると良
い。

【０１３１】この光学デバイスの原理を説明すると、ミ
ラー３０１の可動部分３０５に設けた複数の電極３０７
に対して１つおきにパルス電位を与えることによって、
電極３０７間で静電吸引力が生じるので、可動部分３０
５が凸状に変形して凸面ミラーとなる。したがって、光
源３１０からの光がレンズ３１１を介してミラー３０１
に照射した場合、ミラー３０１を駆動しないときには、
光は入射角と同じ角度で反射するが、ミラー３０１を可
動部分３０５を駆動した場合はその可動部分３０５が凸
面ミラーとなるので反射光は発散光となる。これにより
光変調デバイスが実現できる。

【０１３２】そこで、この光学デバイスを応用した例を
図２５及び図２６をも参照して説明する。この例は、上
述した光学デバイスを２次元に配列し、各ミラーの可動
部分３０５を独立して駆動するようにしたものである。
なお、ここでは、４×４の２次元に配列して可動部分が
２軸に変形するようにしている。

【０１３３】したがって、前述した図２４と同様に、光
源３１０からの光はレンズ３１１を介してミラー３０１
に照射され、ミラー３０１を駆動していないところに入
射した光は、投影用レンズ３１２へ入射する。一方、電
極３０７に電圧を印加してミラー３０１の可動部分３０
５を変形させているところは凸面ミラーとなるので光は
発散し投影用レンズ３１２にほとんど入射しない。この
投影用レンズ３１２に入射した光はスクリーン（図示し
ない）などに投影され、スクリーンに画像を表示するこ
とができる。

【０１３４】これらのマイクロポンプや光学デバイスの
実施形態においては、第１実施形態に係るインクジェッ
トヘッドと同様な構成のアクチュエータとしたが、第２
実施形態以降の実施形態に係るインクジェットヘッドと
同様な構成のアクチュエータとすることもできる。

【０１３５】なお、上記実施形態においては、液滴吐出
ヘッドとしてインクジェットヘッドに適用した例で説明
したが、インクジェットヘッド以外の液滴吐出ヘッドと
して、例えば、液体レジストを液滴として吐出する液滴
吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐
出ヘッドなどの他の液滴吐出ヘッドにも適用できる。ま
た、マイクロデバイスとしては、マイクロポンプ、光学
デバイス（光変調デバイス）以外にも、マイクロスイッ
チ（マイクロリレー）、マルチ光学レンズのアクチュエ
ータ（光スイッチ）、マイクロ流量計、圧力センサなど
にも適用することができる。

【０１３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る液滴
吐出ヘッドの製造方法によれば、振動板に設ける電気的
に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体からなる
電極の間隔を犠牲膜を用いて形成するので、高精度の電
極間隔が得られ、安定でバラツキの少ない滴吐出特性を
有する低電圧駆動が可能なヘッドを低コストで得られ
る。

【０１３７】ここで、電極を１つおきに形成した後犠牲
膜を形成することで容易に高精度の電極間隔が得られ
る。また、犠牲膜の膜厚を電極間隔と略同じにすること
で犠牲膜の膜厚で電極間隔を制御でき、又は電極間隔よ
り大きくすることで電極に電極間ショートを防止するた
めの保護膜を設ける場合でも高精度の所要の電極間隔を
確保できる。さらに、犠牲膜は電極及び電極の下地層に
対して十分に除去速度が大きい除去方法で除去すること
で、信頼性が向上する。

【０１３８】また、犠牲膜は絶縁膜とすることで後工程
への影響を低減できる。この犠牲膜は電極材料の表面酸
化で形成することで極薄膜を制御性良く形成でき、電極
材料をポリシリコンで形成して犠牲膜は電極材料を熱酸
化して形成することで、安定して高精度の犠牲膜を成膜
できる。さらに、犠牲膜は堆積膜とすることで、高精度
の犠牲膜を成膜でき、この場合、犠牲膜はＣＶＤ法によ
り形成することで高精度に電極間隔を制御できる。この
犠牲膜はシリコン酸化膜又は窒化膜とすることで犠牲膜
除去時の選択性を確保できるようになる。

【０１３９】さらに、犠牲膜の厚さが５０〜５００ｎｍ
の範囲内であることで低コストで安定して形成できる。
また、犠牲膜は電極をすべて形成した後に除去すること
で、所要の電極間隔を比較的容易に高精度に得ることが
できる。この場合、犠牲膜はウエットエッチングで除去
することで、電極や下地に対するダメージが少なく、信
頼性が向上する。

【０１４０】本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、本
発明に係る製造方法で製造されているので、バラツキの
少ない安定した滴吐出特性が得られて高品質画像を記録
でき、低電圧駆動が可能になる。

【０１４１】この液滴吐出ヘッドにおいては、振動板と
電極との間に犠牲膜を除去するときに除去されない膜、
例えば窒化膜又はシリコン酸化膜を有することで、振動
板に対するダメージを防止でき、また、隣り合う電極の
少なくとも一方は表面が研磨されていることで、保護基
板との接合精度及び強度が向上する。

【０１４２】本発明に係るインクジェット記録装置は、
インク滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドを備え
たので、安定して低電圧駆動で高画質記録を行うことが
できる。

【０１４３】本発明に係るマイクロデバイスによれば、
可動部分に電気的に互いに絶縁分離された導電性を有す
る構造体からなる電極間を犠牲膜を用いて形成した少な
くとも２つの電極を設けたので、バラツキの少ない安定
した動作特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液滴吐出ヘッドの第１実施形態に係る
インクジェットヘッドの分解斜視説明図

【図２】同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図

【図３】同ヘッドの振動板短手方向の要部拡大断面説明
図

【図４】同ヘッドの電極配置パターンを説明する平面説
明図

【図５】同ヘッドの作用説明に供する要部拡大断面説明
図

【図６】同第２実施形態に係るインクジェットヘッドの
振動板短手方向に沿う要部断面説明図

【図７】同第３実施形態に係るインクジェットヘッドの
振動板短手方向に沿う要部断面説明図

【図８】同第４実施形態に係るインクジェットヘッドの
振動板短手方向に沿う要部断面説明図

【図９】本発明の製造方法の第１実施形態に係るインク
ジェットヘッドの製造工程を説明する説明図

【図１０】本発明の製造方法の第２実施形態に係るイン
クジェットヘッドの製造工程を説明する説明図

【図１１】図１０に続く工程を説明する説明図

【図１２】本発明の製造方法の第３実施形態に係るイン
クジェットヘッドの製造工程を説明する説明図

【図１３】図１２に続く工程を説明する説明図

【図１４】本発明の製造方法の第４実施形態に係るイン
クジェットヘッドの製造工程を説明する説明図

【図１５】図１４に続く工程を説明する説明図

【図１６】本発明の製造方法の第５実施形態に係るイン
クジェットヘッドの製造工程を説明する説明図

【図１７】図１６に続く工程を説明する説明図

【図１８】本発明の製造方法の第６実施形態に係るイン
クジェットヘッドの製造工程を説明する説明図

【図１９】図１８に続く工程を説明する説明図

【図２０】本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えたインク
カートリッジの説明に供する斜視説明図

【図２１】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２２】同記録装置の機構部の説明図

【図２３】本発明に係るマイクロデバイスをマイクロポ
ンプに実施した例を説明する断面説明図

【図２４】本発明に係るマイクロデバイスを光学デバイ
スに実施した例を説明する断面説明図

【図２５】同光学デバイスを用いた光変調デバイスの一
例を説明する斜視説明図

【図２６】同光変調デバイスの要部斜視説明図

【符号の説明】

１…第１基板、２…第２基板、３…ノズル板、４…ノズ
ル孔、６…吐出室、７…流体抵抗部、８…共通液室、１
０…振動板、１１…絶縁膜、１４、１４ａ、１４ｂ…電
極、２６…絶縁膜、３５、４５、５５、６５、７５、８
５…犠牲層、１００…インクカートリッジ、２０１…流
路基板、２０３…流路、２０５…可動部分、２０７…電
極、３０１…ミラー、３０５…可動部分、３０７…電
極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 41/22 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｊ // Ｈ０２Ｎ 1/00 Ｆターム(参考） 2C057 AF55 AF93 AG53 AG54 AG59 AP22 AP33 AP53 AP56 AQ02 BA04 BA14 BA15

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液滴を吐出するノズル孔と、前記ノズル
   孔のそれぞれに連通する吐出室と、前記吐出室の少なく
   とも一方の壁を構成する振動板と、前記振動板に設けた
   電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体か
   らなる少なくとも２つの電極とを有し、前記電極間に静
   電力を発生させることによって前記振動板を変形させる
   液滴吐出ヘッドを製造する方法であって、前記電極間を
   犠牲膜を用いて形成することを特徴とする液滴吐出ヘッ
   ドの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの製造
   方法において、前記電極を１つおきに形成した後前記犠
   牲膜を形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造
   方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッド
   の製造方法において、前記犠牲膜の膜厚を前記電極間隔
   と略同じ又は電極間隔より大きくすることを特徴とする
   液滴吐出ヘッドの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の液
   滴吐出ヘッドの製造方法において、前記犠牲膜は前記電
   極及び電極の下地層に対して十分に除去速度が大きい除
   去方法で除去することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製
   造方法。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の液
   滴吐出ヘッドの製造方法において、前記犠牲膜は絶縁膜
   であることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の液
   滴吐出ヘッドの製造方法において、前記犠牲膜は電極材
   料の表面酸化で形成することを特徴とする液滴吐出ヘッ
   ドの製造方法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の液滴吐出ヘッドの製造
   方法において、前記電極材料がポリシリコンであり、前
   記犠牲膜は電極材料を熱酸化して形成することを特徴と
   する液滴吐出ヘッドの製造方法。
8. 【請求項８】 請求項１ないし５のいずれかに記載の液
   滴吐出ヘッドの製造方法において、前記犠牲膜は堆積膜
   であることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の液滴吐出ヘッドの製造
   方法において、前記犠牲膜はＣＶＤ法により形成するこ
   とを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の液滴吐出ヘッドの製
    造方法において、前記犠牲膜はシリコン酸化膜又は窒化
    膜であることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし１０のいずれかに記載
    の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記犠牲膜の厚
    さが５０〜５００ｎｍの範囲内であることを特徴とする
    液滴吐出ヘッドの製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし１１のいずれかに記載
    の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記犠牲膜は前
    記電極をすべて形成した後に除去することを特徴とする
    液滴吐出ヘッドの製造方法。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の液滴吐出ヘッドの
    製造方法において、前記犠牲膜はウエットエッチングで
    除去することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
14. 【請求項１４】 液滴を吐出するノズル孔と、前記ノズ
    ル孔のそれぞれに連通する吐出室と、前記吐出室の少な
    くとも一方の壁を構成する振動板と、前記振動板に設け
    た電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体
    からなる少なくとも２つの電極とを有し、前記電極間に
    静電力を発生させることによって前記振動板を変形させ
    る液滴吐出ヘッドであって、前記請求項１ないし１３の
    何れかに記載の製造方法で製造されていることを特徴と
    する液滴吐出ヘッド。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の液滴吐出ヘッドに
    おいて、前記振動板と電極との間に前記犠牲膜を除去す
    るときに除去されない膜を有することを特徴とする液滴
    吐出ヘッド。
16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の液滴吐出ヘッドに
    おいて、前記犠牲膜を除去するときに除去されない膜が
    窒化膜又はシリコン酸化膜であることを特徴とする液滴
    吐出ヘッド。
17. 【請求項１７】 請求項１４ないし１６のいずれかに記
    載の液滴吐出ヘッドにおいて、隣り合う電極の少なくと
    も一方は表面が研磨されていることを特徴とする液滴吐
    出ヘッド。
18. 【請求項１８】 インク滴を吐出す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請求項１４ないし１７のいずれ
    かに記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とするイン
    クジェット記録装置。
19. 【請求項１９】 可動部分に設けた電気的に互いに絶縁
    分離された導電性を有する構造体からなる少なくとも２
    つの電極とを有し、前記電極間に静電力を発生させるこ
    とによって前記可動部分を変形させるマイクロデバイス
    であって、前記電極間は犠牲膜を用いて形成されたこと
    を特徴とするマイクロデバイス。