JP2007260929A - 液滴吐出ヘッド及びその製造方法並びに液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静電駆動方式の液滴吐出ヘッドにおいて、高密度化に伴う高速駆動に対応できるように応答性の速い液滴吐出ヘッド及びその製造方法並びに液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】液滴を吐出するノズル孔４１に連通する吐出室２１と、この吐出室２１の底部で形成される振動板２２と、この振動板２２に一定のギャップを介して対向配置された個別電極１１と、前記振動板２２と前記個別電極１１の間に電圧を印加して静電気力を発生させる駆動手段とを備える液滴吐出ヘッドにおいて、前記個別電極１１の配線部１１ｂを前記振動板２２と対向する部分のアクチュエータ電極部１１ａよりも厚くする。
【選択図】図３

Description

本発明は、静電駆動方式のインクジェットヘッド等に用いられる液滴吐出ヘッド及びその製造方法並びにその液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置に関する。

液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドとして、例えばインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドが知られている。インクジェットヘッドは、一般に、インク滴を吐出するための複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、このノズル基板に接合されノズル基板との間で上記ノズル孔に連通する吐出室、リザーバ等のインク流路が形成されたキャビティ基板とを備え、駆動部により吐出室に圧力を加えることによりインク滴を選択されたノズル孔より吐出するように構成されている。駆動手段としては、静電気力を利用する方式や、圧電素子による圧電方式、発熱素子を利用する方式等がある。

ところで、静電駆動方式のインクジェットヘッドにおいては、一般に、吐出室の底部を振動板とし、この振動板に所定のギャップ（空隙）を介して対向する個別電極をガラス基板上に形成する構成となっている。すなわち、振動板と個別電極の平行平板電極で構成された静電アクチュエータ部を備えている。
そして、インク滴を吐出する際には、振動板と個別電極間に駆動電圧を印加し、この時に生じる静電引力により振動板を変位させ、駆動電圧をＯＦＦした時の振動板の復元力によって、吐出室内のインクの一部をインク滴としてノズル孔より吐出させる。

このような静電駆動方式のインクジェットヘッドにあっては、近年、高解像度化に伴い高密度化、高速度駆動の要求が一段と高まってきている。インクジェットヘッドを高速で駆動させるためにはヘッドの応答性を速くする必要がある。静電アクチュエータにおいて、ヘッドの応答性は時定数に依存する。時定数は電気抵抗値に比例する。
個別電極と配線基板との接続方法については、高密度化に対応する配線技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−９６４６８号公報

上記特許文献１では、共通電極用の信号線の抵抗を低減する技術が開示されている。これによって高密度化に伴う高速駆動を可能にしている。しかし、個別電極は専らＩＴＯ（Indium Tin Oxide）の電極材料により単一層で形成されているため、高密度化に伴う高速駆動に対応できていない。

そこで本発明は、静電駆動方式の液滴吐出ヘッドにおいて、高密度化に伴う高速駆動に対応できるように応答性の速い液滴吐出ヘッド及びその製造方法並びに液滴吐出装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズル孔に連通する吐出室と、この吐出室の底部で形成される振動板と、この振動板に一定のギャップを介して対向配置された個別電極と、前記振動板と前記個別電極の間に電圧を印加して静電気力を発生させる駆動手段とを備える液滴吐出ヘッドにおいて、前記個別電極の配線部を前記振動板と対向する部分のアクチュエータ電極部よりも厚くしたものである。

本発明では、個別電極のアクチュエータ電極部（あるいはセグメント電極部とも呼ばれる。振動板に対向配置される部分の電極部を指す。）は従来通り電極材料の単一層で形成されるが、アクチュエータ電極部以外の配線部はアクチュエータ電極部よりも厚くすることで、個別電極の電気抵抗を減少させ、応答性を速くしている。

具体的には、前記個別電極の配線部を、電極材料を複数段積層して形成された段差構造とするものである。
これによって配線部の厚さはアクチュエータ電極部よりも厚くなり、個別電極の電気抵抗を減少させることができる。

また、前記ギャップを封止するための封止部は、前記配線部に設けるものである。ギャップは気密に封止する必要があり、これによって外部の水分や異物の侵入を防ぐことができるため液滴吐出ヘッドの信頼性を高めることが可能となる。そこで、封止部を一段高くなった配線部に設けることによって少量の封止材で確実に封止を行うことにする。また、コスト低減ができる。

また、前記封止部における間隙を、封止材の平均自由工程よりも小さくすることが好ましい。
ここで、「平均自由工程」とは、気体中の原子・分子などの粒子が他の粒子と衝突するまでの平均距離である。特に、封止材として酸化膜やＴＥＯＳ等の無機封止材を使用する場合は、封止部における間隙を封止材の平均自由工程よりも小さくすることにより、封止材を構成する原子・分子などの粒子の自由な運動が制限されるため、封止材がギャップ内に入り込むのを抑制することができる。また、高価な無機封止材が少量ですむのでコスト低減が可能になる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズル孔に連通する吐出室と、この吐出室の底部で形成される振動板と、この振動板に一定のギャップを介して対向配置された個別電極と、前記振動板と前記個別電極の間に電圧を印加して静電気力を発生させる駆動手段とを備える液滴吐出ヘッドにおいて、前記ギャップの間隔距離を変えずに、前記個別電極の全体を厚く形成するものである。
この構成によっても、同様に個別電極の電気抵抗を減少させることができ、応答性を速くすることができる。

また、この液滴吐出ヘッドでも、前記個別電極の配線部を、電極材料を複数段積層して形成された段差構造とすることができる。個別電極の更なる電気抵抗の減少が可能となり、応答性をさらに速くすることが可能である。

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に連通する吐出室と、この吐出室の底部で形成される振動板と、この振動板に一定のギャップを介して対向配置された個別電極と、前記振動板と前記個別電極の間に電圧を印加して静電気力を発生させる駆動手段とを備える液滴吐出ヘッドの製造方法において、ガラス基板に所望の深さの凹部をエッチングにより形成し、その凹部内に電極材料の第１層を形成する工程と、前記個別電極の配線部に対応する部分にマスクを使用して前記電極材料を複数段積層する工程とを有するものである。
この製造方法によって、配線部のみを厚くした個別電極をもつ電極基板をつくることができ、この電極基板を利用して応答性の速い液滴吐出ヘッドを製造することができる。

また、本発明に係る液滴吐出装置は、上記のいずれかの液滴吐出ヘッドを備えたものである。
これにより、高密度化に対応した応答性の速い液滴吐出装置を提供することができる。

以下、本発明を適用した液滴吐出ヘッドの実施形態を図面に基づいて説明する。ここでは、液滴吐出ヘッドの一例として、ノズル基板の表面に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するフェイス吐出型の静電駆動方式のインクジェットヘッドについて図１から図４を参照して説明する。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではなく、基板の端部に設けられたノズル孔から液滴を吐出するエッジ吐出型の液滴吐出ヘッドにも同様に適用することができるものである。また、ここでは４枚の基板を積層した４層構造のインクジェットヘッドを示すが、３枚の基板を積層した３層構造のものでも同様に本発明を適用することができる。

実施の形態１．
図１は本実施形態１に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、図２は図１の電極基板の概略構成を示す平面図で、点線で示す部分は、ノズル孔４１、吐出室２１、リザーバ３２、供給口３４等を示している。また、図３は図２のＡ−Ａ矢視断面図、図４はこのインクジェットヘッドの静電アクチュエータ部（図３のＢ部）を示す拡大断面図である。なお、図１および図２では、通常使用される状態とは上下逆に示されている。

本実施形態１に係るインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッドの一例）１０は、図１、図３に示すように、電極基板１、キャビティ基板２、リザーバ基板３、ノズル基板４の４つの基板を貼り合わせた４層構造で構成されている。電極基板１の上面には絶縁膜２８を介してキャビティ基板２が接合され、キャビティ基板２の上面にはリザーバ基板３が接合され、さらにリザーバ基板３の上面にはノズル基板４が接合されている。
また、後述する個別電極１１に駆動信号を供給するためのドライバＩＣ５が、電極基板１とノズル基板４の間に設けられた空間部に収容されている。
以下、各基板の構成についてさらに詳しく説明する。

電極基板１は、例えば厚さ約１ｍｍのガラス基板から作製されている。中でも、キャビティ基板２のシリコン基板と熱膨張係数の近い硼珪酸系の耐熱硬質ガラスを用いるのが適している。これは、電極基板１とキャビティ基板２を陽極接合する際、両基板の熱膨張係数が近いため、電極基板１とキャビティ基板２との間に生じる応力を低減することができ、その結果剥離等の問題を生じることなく電極基板１とキャビティ基板２を強固に接合することができるからである。

電極基板１の表面には複数の凹部１２がエッチングにより形成されており、各凹部１２内には一般にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる個別電極１１が形成されている。個別電極１１は、キャビティ基板２の振動板２２に対向して配置されるアクチュエータ電極部１１ａと、リード部を含む配線部１１ｂとを有する。そしてさらに、図４に示すように、個別電極１１の配線部１１ｂはＩＴＯ膜を複数段積層して段差部をもつ構造として形成され、アクチュエータ電極部１１ａよりも厚くなっている。この段差構造の厚肉の配線部１１ｂは後述する封止部２４をカバーするような長さをもつように設けるのがよい。また、電極基板１にはこのインクジェットヘッド１０に図示しないインクカートリッジからインクを供給するためのインク供給孔１３が設けられている。

キャビティ基板２は、例えば厚さ約３０μｍの結晶面方位が（１１０）のシリコン基板から作製されている。キャビティ基板２の下面の電極基板１と接合する接合面には例えばＴＥＯＳ（Tetraethylorthosilicate Tetraethoxysilane：テトラエトキシシラン、珪酸エチル）膜からなる絶縁膜２８が例えば０．１μｍの厚さでプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等により形成されている。この絶縁膜２８は、インクジェットヘッド１０の駆動時における絶縁破壊や短絡を防止するために設けられている。なお、絶縁膜２８はＴＥＯＳに限ったものではなく、ＳｉＯＮ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅やＨｆＯ₂などでもよい。

このキャビティ基板２には吐出室２１となる凹部２３が形成されている。そして、吐出室２１（凹部２３）の底壁が振動板２２として機能するように構成されている。また、振動板２２は、シリコンに高濃度のボロンを拡散することにより形成されるボロンドープ拡散層により構成することができる。ボロンドープ拡散層とすることにより、エッチングストップを十分に働かせることができるので振動板２２の面荒れや厚さを精度よく調整することができる。

さらに、キャビティ基板２には、振動板２２と個別電極１１間のギャップＧを一括して気密に封止するための封止部２４を構成する細溝状の貫通穴２５と、金属膜からなる共通電極２６と、前記インク供給孔１３に連通する連通孔２７が形成されている。封止用の貫通穴２５はすべての個別電極１１に跨るように単一の矩形状の長穴に形成されており、短辺方向の幅は１０〜３００μｍとなっている。封止材としては、エポキシ系樹脂等の接着剤や、ＴＥＯＳもしくは酸化膜等の無機封止材が用いられる。これらの封止材を貫通穴２５を通じて流し込んだり、あるいは無機封止材の場合はプラズマＣＶＤ等により成膜することにより封止部２４が形成される。

個別電極１１の封止部２４に当たる部分は、上述のように厚肉の配線部１１ｂによって高く形成されているため、キャビティ基板２との間隙２９は振動板２２と個別電極１１間のギャップＧの間隔距離よりも小さくなっている。したがって、少量の封止材で封止することができる。また、間隙２９を無機封止材の平均自由工程よりも小さくすることにより、無機封止材がギャップＧ内に入り込むのを抑制することができる。ここに、「平均自由工程」とは、気体中の原子・分子などの粒子が他の粒子と衝突するまでの平均距離である。したがって、封止部２４に当たる部分の隙間２９が無機封止材の平均自由工程よりも小さくなっていれば、無機封止材を構成する原子・分子などの粒子の自由な運動が制限されるため、個別電極１１の配線部１１ｂにおける封止部２４の位置から段差部までの長さを短くしてもギャップＧ内へ無機封止材が入り込むのを抑制できることになる。なお、これらの隙間は、例えば、ギャップＧが１００ｎｍであり、隙間２９は２０〜５０ｎｍである。

リザーバ基板３は、例えば厚さ約１８０μｍのシリコン基板から作製されている。このリザーバ基板３には、リザーバ基板３を垂直に貫通し各々の吐出室２１とノズル孔４１を連通させるノズル連通孔３１と、インクを貯留するための共通のリザーバ３２となる凹部３３と、このリザーバ３２から各吐出室２１へインクを供給する供給口３４と、さらにリザーバ３２の底部を貫通しインク供給孔１３に連通する連通孔３５とが設けられている。

ノズル基板４は、例えば厚さ約５０μｍのシリコン基板から作製されている。ノズル基板４には多数のノズル孔４１が所定のピッチで設けられている。各ノズル孔４１は、基板面に対し垂直にかつ同軸上に小さい穴の噴射口部分４１ａと噴射口部分４１ａよりも径の大きい導入口部分４１ｂとから構成されている。また、上記のノズル連通孔３１は、ノズル孔４１の導入口部分４１ｂの径と同等もしくはそれよりも大きい径で形成されている。

リザーバ基板３を貫通するノズル連通孔３１は、ノズル基板４のノズル孔４１と同軸上に設けられているので、インク滴の吐出の直進性が得られ、そのため吐出特性が格段に向上するものとなる。特に、微小のインク滴を狙い通りに着弾させることができるため、色ずれ等を生じることなく階調変化を忠実に再現することができ、より鮮明で高品位の画質を実現することができる。

ドライバＩＣ５は、キャビティ基板２およびリザーバ基板３の端部が開口された電極取り出し部１４に装着されている。そして、このドライバＩＣ５の出力端子は、各個別電極１１の配線部１１ｂに導電性接着剤等を用いて接続されている。また、キャビティ基板２上に設けられた共通電極２６には図示しないフレキシブル配線基板のＣＯＭ配線が導電性接着剤等を用いて接続されている。

ここで、上記のように構成されたインクジェットヘッド１０の動作について概要を説明する。
インクジェットヘッド１０の制御部（図示せず）からドライバＩＣ５に駆動信号（パルス電圧）が供給されると、個別電極１１にはドライバＩＣ５からパルス電圧が印加され、個別電極４１をプラスに帯電させ、一方これに対応する振動板２２はマイナスに帯電する。このとき、個別電極１１と振動板２２間に静電気力（クーロン力）が発生するため、この静電気力により振動板２２は個別電極１１側に引き寄せられて撓む。これによって吐出室２１に負圧が生じリザーバ３２内のインクを供給口３４を通じて吸引する。次に、パルス電圧をオフにすると、上記静電気力がなくなり振動板２２はその弾性力により元に戻り、その際、吐出室２１の容積が急激に減少するため、そのときの圧力により、吐出室２１内のインクの一部がノズル連通孔３１を通過しインク滴となってノズル孔４１から吐出される。

ここで、上記のように構成される静電アクチュエータの応答性について説明する。
静電アクチュエータの応答性は、時定数τによって決定される。τは（式１）であらわされる。
τ＝Ｃ・Ｒ （式１）
ここに、Ｃはコンデンサ（すなわち個別電極１１と振動板２２とからなる平行電極部）の静電容量、Ｒは個別電極１１を構成する電極材料の電気抵抗である。
電気抵抗Ｒは一般的に（式２）のようにあらわされる。
Ｒ＝ρ・Ｌ／Ｓ （式２）
ここに、ρ：電気抵抗率、Ｌ：長さ、Ｓ：断面積
アクチュエータ電極部１１ａと配線部１１ｂの抵抗をそれぞれＲａ、Ｒｂとすると、ＩＴＯの電気抵抗率ρ＝４．４７×１０^-6［Ωｍ］であるから、従来のＩＴＯ膜の単一層からなる個別電極の場合、
Ｒ＝Ｒａ＋Ｒｂ
≒１．３＋３．８
≒５．０［ｋΩ］
となる。

一方、本実施形態１のように配線部１１ｂの厚さをアクチュエータ電極部１１ａよりも厚くした場合、例えば配線部１１ｂの厚さを２倍にした場合には、
Ｒ＝Ｒａ＋Ｒｂ
≒１．３＋３．８／２
≒３．２［ｋΩ］
となる。そのため、応答性は５６％アップすることになる。

したがって、本実施形態１のインクジェットヘッド１０によれば、個別電極１１の配線部１１ｂがアクチュエータ電極部１１ａよりも厚くなっているので、電気抵抗値が下がるため応答性を速くすることできる。
また、配線部１１ｂを厚くすることにより、間隙２９がギャップＧよりも小さくなるため、少量の封止材でギャップＧを封止することができる。このため、特にＴＥＯＳのような高価な無機材を使用する封止の場合、コストの低減が可能となる。

また、本実施形態１のように、電極基板１、キャビティ基板２、リザーバ基板３およびノズル基板４を貼り合わせた４層構造とすることにより、内部に複数のドライバＩＣ５を実装することができ、小型で多ノズル化された高性能のインクジェットヘッドを構成することができる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２を図５に示す。図５は本実施形態２に係るインクジェットヘッド１０の概略断面図である。
本実施形態２は、振動板２２と個別電極１１間のギャップＧの間隔距離を変えずに、個別電極１１の全体の厚さを厚くしたものである。このため、電極基板１の凹部１２の深さを個別電極１１の厚さを増した分だけ深くしている。なお、この個別電極１１はＩＴＯにより単一層で形成されているが、複数層を積層する構造でもよい。その他の構成は同一であるので、同一の構成要素には同一符号を付して説明は省略する。

本実施形態２によれば、個別電極１１の厚さを例えば、従来の厚の２倍とすれば、電気抵抗Ｒは、Ｒ＝Ｒａ＋Ｒｂ≒１．３／２＋３．８／３≒２．０［ｋΩ］となる。
したがって、このインクジェットヘッド１０の応答性はさらに速くなる。

また、本実施形態２では、封止部２４における間隙２９はギャップＧと等しく、実施形態１よりも大きくなるが、従来と同じ間隔であるので同様に封止することができ、何ら問題は生じない。また、実施形態１と同様に配線部１１ｂを段差構造にして厚くしてもよい。

次に、前述の実施形態におけるインクジェットヘッド１０の製造方法について図６から図８を参照して説明する。なお、これらの図では図１に示したインクジェットヘッド１０が左右対称であるので、便宜上、右側の半分の断面を示すが、実際には左側の部分も同時に形成される。また、以下において示す基板の厚さやエッチング深さ等はあくまでも一例を示すものであり、本発明はこれらの値に制限されるものではない。

（１）電極基板の製造
まず、硼珪酸ガラス等からなる板厚約１ｍｍのガラス基板１００に、例えば金・クロムのエッチングマスクを使用してフッ酸水溶液でエッチングすることにより深さ２００ｎｍの凹部１２を形成する（図６（ａ））。エッチングマスクを除去後、ガラス基板１００の表面全面に電極材料としてＩＴＯ膜１０１をスパッタにより１００ｎｍの厚さで成膜する（図６（ｂ））。次に、フォトリソグラフィーによりＩＴＯ膜１０１をパターニングし、個別電極１１となる部分以外のＩＴＯ膜１０１をエッチングにより除去して、第１層のＩＴＯ膜１０１を凹部１２の底面上に形成する（図６（ｃ））。次に、配線部１１ｂに対応する部分が開口したシリコンマスク１０３を使用して、配線部１１ｂに対応する部分の全面に第２層のＩＴＯ膜１０２を８０ｎｍの厚さで形成する（図６（ｄ））。そして、シリコンマスク１０３を除去後、フォトリソグラフィーによりＩＴＯ膜１０２をパターニングし、配線部１１ｂを凹部１２内に形成する（図６（ｅ））。その後、マイクロブラスト加工等によりガラス基板１００にインク供給孔１３を穿孔する（図６（ｆ））。
以上により、個別電極１１がアクチュエータ電極部１１ａよりも厚い配線部１１ｂを有する電極基板１が作製される。

（２）キャビティ基板およびインクジェットヘッドの製造
キャビティ基板２は、上記のように作製された電極基板２にシリコン基板２００を接合してから製造される。その製造工程を図７により説明する。
まず、例えば厚さ約２２０μｍに表面加工および表面の加工変質層の除去処理（前処理）がなされたシリコン基板２００を用意し、このシリコン基板２００の片面に例えばＴＥＯＳを原料としたプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によって厚さ０．１μｍのＳｉＯ₂膜からなる絶縁膜２８を成膜する（図７（ａ））。

次に、このシリコン基板２００と、上記のように個別電極１１が作製された電極基板１とを、絶縁膜２８を介して陽極接合する（図７（ｂ））。陽極接合は、シリコン基板２００と電極基板１を３６０℃に加熱した後、電極基板１に負極、シリコン基板２００に正極を接続して、８００Ｖの電圧を印加して陽極接合する。

次に、陽極接合された上記シリコン基板２００の表面を、例えばバックグラインダーや、ポリッシャーによって研削加工し、さらに例えば水酸化カリウム水溶液で表面を１０〜２０μｍエッチングして加工変質層を除去し、厚さが例えば３０μｍになるまで薄くする（図７（ｃ））。

次に、この薄板化されたシリコン基板２００の表面に、エッチングマスクとなるＴＥＯＳ酸化膜２０１を、例えばプラズマＣＶＤによって厚さ約１．０μｍで成膜する。そして、そのＴＥＯＳ酸化膜２０１の表面上にレジストをコーティングし、フォトリソグラフイーによってレジストをパターニングし、ＴＥＯＳ酸化膜２０１をエッチングすることにより、吐出室２１、連通孔２７、封止用の貫通穴２５、および電極取り出し部１４に対応する部分２１ａ、２７ａ、２５ａ、１４ａを開口する（図７（ｄ））。そして、開口後にレジストを剥離する。

次に、この陽極接合済みの基板を水酸化カリウム水溶液でエッチングすることにより、薄板化されたシリコン基板２００に、吐出室２１、連通孔２７、封止用の貫通穴２５、および電極取り出し部１４のそれぞれに対応する凹部２３、２７ｂ、２５ｂ、１４ｂを形成する（図７（ｅ））。このとき、ＴＥＯＳエッチングマスク２０１の厚さも薄くなる。なおこのエッチング工程では、最初は、濃度３５ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液を用いて、シリコン基板２００の残りの厚さが例えば５μｍになるまでエッチングを行い、ついで濃度３ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液に切り替えてエッチングを行う。これにより、エッチングストップが十分に働くため、振動板２２の面荒れを防ぎ、かつ高精度の厚さに形成することができる。エッチング後、レジストを剥離する。

シリコン基板２００のエッチングが終了した後、フッ酸水溶液でエッチングすることによりシリコン基板２００の上面に形成されているＴＥＯＳ酸化膜２０１を除去する。ついで、シリコン基板２００の表面に、プラズマＣＶＤによりＴＥＯＳ膜からなるインク保護膜（図示せず）を例えば厚さ０．１μｍで形成する。その後、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のドライエッチングによって封止用貫通穴２５、電極取り出し部１４および連通孔２７を開口する（図７（ｆ））。

次に、シリコンマスクを使用して封止用貫通穴２５にＴＥＯＳ酸化膜をプラズマＣＶＤ等により成膜して封止部２４を形成する。また、Ｐｔ（白金）等の金属電極からなる共通電極２６をスパッタによりシリコン基板２００の表面の端部に形成する。その後、ドライバＩＣ５を個別電極１１の配線部１１ｂに導電性接着剤を使用して接続し、また共通電極２６にはフレキシブル配線基板のＣＯＭ配線を導電性接着剤を使用して接続する（図８（ｇ））。

そして、このように作製されたキャビティ基板２上に、別途作製済みのリザーバ基板３を接着剤により接合し（図８（ｈ））、さらにそのリザーバ基板３上に別途作製済みのノズル基板４接着剤により接合する。そして最後に、ダイシングにより個々のヘッドに切断することにより実施形態１のインクジェットヘッド１０の本体部が完成する（図８（ｉ））。

以上のように、本実施形態のインクジェットヘッドの製造方法によれば、薄肉のキャビティ基板２を電極基板１に接合したシリコン基板から作製するため、基板の大口径化が可能で、かつ基板の割れ等が減少し、取り扱い性が容易になり生産性が向上する。したがって、高密度化されたノズル列を有し、かつ応答性の速い高性能のインクジェットヘッドを製造することができる。

上記の実施形態では、４層構造のインクジェットヘッドおよびその製造方法について述べたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものでなく、本発明の思想の範囲内で種々変更することができる。例えば、従来の一般的な３層構造のインクジェットヘッドについても本発明を適用することができる。また、ノズル孔より吐出される液状材料を変更することにより、インクジェットプリンタのほか、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機ＥＬ表示装置の発光部分の形成、遺伝子検査等に用いられる生体分子溶液のマイクロアレイの製造など様々な用途の液滴吐出装置として利用することができる。

例えば、図９は本発明のインクジェットヘッドを備えるインクジェットプリンタ５００の概要を示すものである。
このインクジェットプリンタ５００は、記録紙５０１を副走査方向Ｙに向けて搬送するプラテン５０２と、このプラテン５０２にインクノズル面が対峙しているインクジェットヘッド１０と、このインクジェットヘッド１０を主走査方向Ｘに向けて往復移動させるためのキャリッジ５０３と、インクジェットヘッド１０の各インクノズルにインクを供給するインクタンク５０４とを有している。
本発明を適用することにより、高速、高解像度のプリントが可能になる。

本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図。 図１の電極基板の概略構成を示す平面図。 図２のＡ−Ａ矢視断面。 図３のＢ部の拡大断面図。 本発明の実施形態２に係るインクジェットヘッドの概略断面図。 本発明のインクジェットヘッドにおける電極基板の製造工程の断面図。 本発明のインクジェットヘッドの製造工程の断面図。 図７に続く製造工程の断面図。 インクジェットプリンタの概略構成図。

符号の説明

１ 電極基板、２ キャビティ基板、３ リザーバ基板、４ ノズル基板、５ ドライバＩＣ、１０ インクジェットヘッド、１１ 個別電極、１１ａ アクチュエータ電極部、１１ｂ 配線部、１２ 凹部、ノズル孔、１３ インク供給孔、１４ 電極取り出し部、２１ 吐出室、２２ 振動板、２３ 凹部、２４ 封止部、２５ 貫通穴、２６ 共通電極、２７ 連通孔、２８ 絶縁膜、２９ 間隙、３１ ノズル連通孔、３２ リザーバ、３３ 凹部、３４ 供給口、３５ 連通孔、４１ ノズル孔、４１ａ 噴射口部分、４１ｂ 導入口部分、１００ ガラス基板、１０１ 第１層のＩＴＯ膜、１０２ 第２層のＩＴＯ膜、１０３ シリコンマスク、２００ シリコン基板。

Claims (9)

1. 液滴を吐出するノズル孔に連通する吐出室と、この吐出室の底部で形成される振動板と、この振動板に一定のギャップを介して対向配置された個別電極と、前記振動板と前記個別電極の間に電圧を印加して静電気力を発生させる駆動手段とを備える液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記個別電極の配線部が前記振動板と対向する部分のアクチュエータ電極部よりも厚くなっていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記個別電極の配線部が、電極材料を複数段積層して形成された段差構造となっていることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記ギャップを封止するための封止部が、前記配線部に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記封止部における間隙が、封止材の平均自由工程よりも小さくなっていることを特徴とする請求項３記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記封止部に無機封止材が用いられることを特徴とする請求項３または４記載の液滴吐出ヘッド。
6. 液滴を吐出するノズル孔に連通する吐出室と、この吐出室の底部で形成される振動板と、この振動板に一定のギャップを介して対向配置された個別電極と、前記振動板と前記個別電極の間に電圧を印加して静電気力を発生させる駆動手段とを備える液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記ギャップの間隔距離を変えずに、前記個別電極の全体が厚く形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
7. 前記個別電極の配線部が、電極材料を複数段積層して形成された段差構造となっていることを特徴とする請求項６記載のことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
8. 液滴を吐出するノズル孔に連通する吐出室と、この吐出室の底部で形成される振動板と、この振動板に一定のギャップを介して対向配置された個別電極と、前記振動板と前記個別電極の間に電圧を印加して静電気力を発生させる駆動手段とを備える液滴吐出ヘッドの製造方法において、
   ガラス基板に所望の深さの凹部をエッチングにより形成し、その凹部内に電極材料の第１層を形成する工程と、
   前記個別電極の配線部に対応する部分にマスクを使用して前記電極材料を複数段積層する工程と、
   を有す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１乃至７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
   

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