JP4144810B2 - 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画像形成装置、液滴吐出装置 - Google Patents
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Description
【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画像形成装置、液滴吐出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、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液滴吐出ヘッドの１つであるインクジェットヘッドとして、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室（インク流路、加圧室、吐出室、圧力室、加圧液室等とも称される。）と、この液室の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極を有し、振動板と電極との間に電圧を印加することで発生する静電力により振動板を変形させて、液室内の圧力／体積を変化させることによりノズルからインク滴を吐出させる静電型インクジェットヘッドがある。なお、振動板とこれに対向する電極とで構成される部分をマイクロアクチュエータといい、マイクロアクチュエータとしてはマイクロポンプなどにも用いられるが、ここではインクジェットヘッドに適用した例で説明する。
【０００３】
このような静電型インクジェットヘッドとしては、特開平６−７１８８２号公報に記載されているように、液室の壁面を形成する振動板と電極とを平行に配置し（これにより形成されるギャップを「平行ギャップ」と称する。）したものがある。
【０００４】
また、特開平９−３９２３５号公報に記載されているように、振動板と電極との間にギャップを設け、且つ、電極を階段状に配置することでギャップ寸法が段階的に変化するようにしたもの、或いは、特開平９−１９３３７５号公報に記載されているように振動板に対して電極を斜めに傾斜させて配置することで振動板と電極との間のギャップの断面形状が振動板側の面（辺）と電極側の面（辺）とで少なくとも一部が非平行になる（このようなギャップを「非平行ギャップ」と称する。）ようにしたものも知られている。
【０００５】
このような静電型インクジェットヘッド（マイクロアクチュエータも同様）においては、振動板と電極との間に形成されるギャップを高精度に形成しなければならないため、例えばシリコン基板に酸化膜を形成して、或いはパイレックスガラスなどの絶縁基板を用いて、酸化膜或いは絶縁基板に所定深さの電極形成用溝を彫り込み、この溝底面に所定厚さの電極を形成することにより、酸化膜或いは絶縁基板の溝以外の部分を振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部とすることで、振動板と電極との間に所定のギャップ長を得るようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の静電型インクジェットヘッドにあっては、平行ギャップを形成する場合でも、電極形成用溝深さのバラツキ（ギャップスペーサ部の高さのバラツキ）と、電極厚みのバラツキと、この電極表面に保護絶縁膜を形成する場合には絶縁膜の厚さのバラツキがあるために、ギャップ長（振動板面と電極面間の距離）にバラツキが生じるとともにギャップの微小化にも限界がある。
【０００７】
また、非平行ギャップを形成する場合、特にギャップ長０から始まる非平行ギャップを形成しようとする場合、シリコン基板に非平行ギャップ形状を有する彫り込み部を形成し、この彫り込み部に電極を形成しなければならないので、電極端部或いは電極表面に形成する保護絶縁膜端部がシリコン基板上面（ギャップスペーサ上面）からはみ出したり、シリコン基板上面より低くなるなどして、シリコン基板表面に段差や凹凸が生じる。
【０００８】
そのため、このまま振動板を設けた基板と接合することが困難になったり、或いは、接合できても、接合可能とするための研磨シロが大きくなってギャップ長のバラツキが大きくなってしまう。
【０００９】
このようにギャップ長にバラツキが生じると、インクジェット記録装置のインクジェットヘッドとして用いた場合、インク滴吐出体積やインク滴速度などの噴射特性にバラツキが生じたり、インク着弾位置がバラついたりして、画像品質が低下することになる。
【００１０】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ギャップの精度を向上した液滴吐出ヘッド及びその製造方法、画像品質を向上したインクジェット記録装置、画像形成装置、液滴吐出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【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は、液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、前記電極の表面に形成した保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、前記保護絶縁膜の彫り込み部で形成されるギャップは断面形状でギャップ長０となる傾斜面を有する構成とした。
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部が前記電極とその表面の前記保護絶縁膜からなる電極層と同じ積層膜で形成され、加えて、前記保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、前記保護絶縁膜の彫り込み部で形成されるギャップは断面形状でギャップ長０となる傾斜面を有する構成とした。
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、
前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、前記保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、加えて、前記電極及び保護絶縁膜の一部が前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部を兼ね、前記保護絶縁膜の彫り込み部で形成されるギャップは断面形状でギャップ長０となる傾斜面を有する構成とした。
【００１２】
ここで、前記電極を各個別の電極に分離し、前記保護絶縁膜にて前記電極間の分離領域を埋め、前記保護絶縁膜の表面を研磨した後、前記彫り込み部が形成されている構成とできる。また、前記ギャップスペーサ部表面は表面モホロジィ１ｎｍを越えない鏡面研磨がされている構成とできる。
【００１３】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、前記電極の表面に形成した保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、前記電極を各個別の電極に分離し、前記保護絶縁膜にて前記電極間の分離領域を埋め、前記保護絶縁膜の表面を研磨した後、前記彫り込み部が形成されている構成とした。
本発明にかかる液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部が前記電極とその表面の前記保護絶縁膜からなる電極層と同じ積層膜で形成され、加えて、前記保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、前記電極を各個別の電極に分離し、前記保護絶縁膜にて前記電極間の分離領域を埋め、前記保護絶縁膜の表面を研磨した後、前記彫り込み部が形成されている構成とした。
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、前記保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、加えて、前記電極及び保護絶縁膜の一部が前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部を兼ね、前記電極を各個別の電極に分離し、前記保護絶縁膜にて前記電極間の分離領域を埋め、前記保護絶縁膜の表面を研磨した後、前記彫り込み部が形成されている構成とした。
【００１４】
ここで、前記ギャップスペーサ部表面は表面モホロジィ１ｎｍを越えない鏡面研磨がされている構成とできる。
【００１５】
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記電極の表面を研磨した後に、前記電極に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成する構成とした。
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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ギャップを規定するギャップスペーサ部が前記電極と同じ層で形成され、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記電極の表面を研磨した後に、前記電極に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成する構成とした。
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記電極の一部が前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部を兼ね、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記電極の表面を研磨した後に、前記電極に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成する構成とした。
【００１６】
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記電極の表面に形成した保護絶縁膜の表面を研磨した後に、前記保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成する構成とした。
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部が前記電極とその表面の前記保護絶縁膜からなる電極層と同じ積層膜で形成され、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記電極の表面に形成した保護絶縁膜の表面を研磨した後に、前記保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成する構成とした。
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、前記電極及び保護絶縁膜の一部が前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部を兼ね、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記電極の表面に形成した保護絶縁膜の表面を研磨した後に、前記保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成する構成とした。
【００１７】
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記電極に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極に分割する構成とした。
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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ギャップを規定するギャップスペーサ部が前記電極と同じ層で形成され、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記電極に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極に分割する構成とした。
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記電極の一部が前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部を兼ね、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記電極に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極に分割する構成とした。
【００１８】
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記電極の表面に形成した保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極及び保護絶縁膜に分割する構成とした。
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部が前記電極とその表面の前記保護絶縁膜からなる電極層と同じ積層膜で形成され、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記保護絶縁膜の表面に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極及び保護絶縁膜に分割する構成とした。
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、前記電極及び保護絶縁膜の一部が前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部を兼ね、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記保護絶縁膜の表面に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極及び保護絶縁膜に分割する構成とした。
【００２５】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、保護絶縁膜に彫り込み部を形成した液滴吐出ヘッドの製造方法であって、電極を各個別の電極に分離する工程と、保護絶縁膜にて電極間の分離領域を埋める工程と、保護絶縁膜の表面を研磨する工程を有し、これらの工程の後で彫り込み部を形成するものである。
【００２６】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、本発明に係るいずれかの液滴吐出ヘッドであって、前記振動板と電極との間のギャップ周囲が封止されている液滴吐出ヘッドを製造する液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記振動板と電極とのギャップの内圧を製造途中で大気圧に戻す構成とした。
【００２７】
本発明に係るインクジェット記録装置は、液滴を吐出するインクジェットヘッドが本発明に係る液滴吐出ヘッドのいずれかである構成としたものである。また、本発明に係る画像形成装置、液滴吐出装置は、本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えたものである。
【００３０】
【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。先ず、本発明の第１実施形態について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同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の模式的拡大断面説明図、図２は同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図である。
【００３１】
このインクジェットヘッドは、振動板基板１と、この振動板基板１の下側に配置した電極３及びギャップスペーサ部４を有するベース基板２と、振動板基板１の上面に接合したノズル板５とを備え、液滴であるインク滴を吐出するノズル６と、ノズル６に連通する液室７と、液室７に流体抵抗部８を介してインクを供給する共通液室９などを設けている。
【００３２】
振動板基板１には、液室７及びこの液室７の壁面（底面）となる振動板１０を形成する凹部と、流体抵抗部８を形成する溝及び共通液室９を形成する凹部を形成し、振動板１０の電極側表面には熱酸化膜１１を形成している。この振動板基板１は、例えば、シリコン基板を酸化膜を介して接合したＳＯＩ基板を用いて形成することができる。この場合、液室７となる凹部をＫＯＨ水溶液などのエッチング液を用いてエッチングすることにより、酸化膜層をエッチストップ層として振動板１０を高精度に形成できる。また、シリコン基板に高濃度Ｐ型不純物拡散層、例えばボロン拡散層を形成し、このボロン拡散層をエッチングストップ層としてエッチストップすることによっても振動板１０を高精度に形成することができる。
【００３３】
また、ベース基板２にはシリコン基板を用いて熱酸化法などにより熱酸化膜２ａを形成し、この酸化膜２ａ上に電極３及びギャップスペーサ部４を設けている。これらの電極３及びギャップスペーサ部４はいずれもポリシリコン層で形成し、電極３の振動板長手方向の一部はスペーサ部材４を兼ねている。この電極３には振動板１０との間に所定の断面形状のギャップ１３を形成する彫り込み部１４を形成している。この電極３と振動板１０とによって振動板１０を静電力で変形変位させるマイクロアクチュエータを構成している。
【００３４】
ここで、ギャップ１３は、図３にも模式的に示すように、その短手方向断面形状で変曲点１５を有し、また、その短手方向（短辺方向）両端部で接線をなして振動板１０（酸化膜１１）に接触する接触部位１６（実効的なギャップ長が「０」になる部位）を有している。すなわち、ギャップ１３は断面形状でギャップ長０となる傾斜面を有している。
【００３５】
この場合、同図に示すように、電極の一辺（ここでは短辺）をｘとし、この電極の一辺（短辺）ｘに沿った振動板と電極とのギャップ（実効的ギャップ）寸法をｙとし、定数をＡ、Ｌとしたとき、ギャップ１３の全域で、次の（１）式が成り立つ形状に、彫り込み部１４を形成している。
【００３６】
【数１】
【００３７】
この（１）式で表される形状はガウシャン形状と称される形状である。ギャップ１３の断面形状の電極側をガウシャン形状にすることが特に好ましいが、ギャップ１３の断面形状に変曲点１５を有する形状にすることで、ガウシャン形状そのものでなくとも、ガウシャン形状に近い形状にすることができる。また、ここでは、ギャップ１３の全域において上記（１）式が成り立つようにしているが、ギャップ１３の一部の領域において上記（１）式が成り立つ形状にしても略同様の作用効果が得られる。
【００３８】
また、ノズル板５は、金属層、或いは金属層と高分子層とを接合した積層部材、樹脂部材、ニッケル電鋳などでノズル６を形成したものであり、ノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、インクとの撥水性を確保するため、メッキ被膜、あるいは撥水剤コーティングなどの周知の方法で撥水膜を形成している。また、このノズル板５には共通液室９に外部からインクを供給するためのインク供給口１８を形成している。
【００３９】
ここで、振動板基板１とベース基板２（より具体的にはギャップスペーサ部４）とはシリコンの直接接合（ＤＢ：Silicon Direct-Bonding）で接合している。
【００４０】
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１０を共通電極とし、電極３を個別電極として、振動板１０と電極３との間に駆動電圧を印加することによって、振動板１０と電極３との間に発生する静電力によって振動板１０が電極３側に変形変位し、この状態から振動板１０と電極３間の電荷を放電させることによって振動板１０が復帰変形して、液室７の内容積（体積）／圧力が変化することによって、ノズル６からインク滴が吐出される。
【００４１】
すなわち、個別電極とする電極３にパルス電圧を印加すると、共通電極となる振動板１０との間に電位差が生じて、個別電極３と振動板１０の間に静電力が生じる。この結果、振動板１０は印加した電圧の大きさに応じて変位する。その後、印加したパルス電圧を立ち下げることで、振動板１０の変位が復元して、その復元力により液室７内の圧力が高くなり、ノズル６からインク滴が吐出される。
【００４２】
この場合、振動板１０に作用する静電力は振動板と電極との間のギャップ長が短いほど大きくなるので、ギャップ長「０」の部分（図３の接触部位１６の部分）から振動板１０の変形が開始されて、変形に従ってギャップ長が短くなるので、低電圧で振動板１０を変形変位させることができ、低電圧駆動化を図ることができる。
【００４３】
そして、振動板１０と電極３との間のギャップ１３は電極３そのものに形成した彫り込み部１４によって形成しているので、高精度の非平行ギャップを容易に形成することができる。
【００４４】
ここで、非平行ギャップは、平行ギャップに比較して低電圧化に極めて有利であるということが分かっている。この場合、傾斜の角度にも依存するのであるが、傾斜が緩やかな場合には、振動板１０は電極３にゼロギャップ側から滑らかに当接（電極３に接触）して変位するため、低電圧化の効果だけでなく、液室７中の圧力変動を減らし、ノズル６近傍のメニスカス振動を低減させる。したがって、噴射するインク液滴量やインク噴射速度のバラツキ、制御性がよく、強いては紙面へのインク転写位置精度も向上して、品質の高い印刷が可能となる。なお、この例では、ガウシアン分布形状のギャップ１３としている。このガウシアン形状は、振動板の変形形状に合致させたものであり、緩やかな傾斜に比べて滑らかな当接という観点では劣るものの低電圧化に最も効果があることをシミュレーション及び実験により確認している。
【００４５】
次に、この第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４及び図５を参照して説明する。
先ず、図４（ａ）に示すように、個別電極支持用のベース基板となるシリコン基体（シリコンウエハを用いる。）２１上に基体２１と個別電極となる電極３との間の絶縁を図るためのベース酸化膜２１ａを形成する。ここでは、膜厚０．５〜２．０μｍ程度の熱酸化膜を形成したが、酸化膜種はこれに限定されるものではない。
【００４６】
次に、同図（ｂ）に示すように、シリコン基体２１の酸化膜２１a上にポリシリコン膜（ポリシリコン層）２３を形成する。ここでは、このポリシリコン膜２３への低抵抗化用の不純物導入としてリンをイオン注入して熱拡散した。
【００４７】
なお、ポリシリコン膜への低抵抗化用の不純物導入は、リンをイオン注入して熱拡散する方法に限るものではなく、一般に知られている公知技術を用いても良いが、注入による方法を用いることがポリシリコン表面のマイクロラフネスが最も小さくなるので好ましい。また、成膜中に不純物を導入する通称ドープドポリシリコンも比較的表面性は良いが、静電ギャップの彫り込み深さに準じて、膜厚を厚くする場合には表面性が低下することを確認している。また、拡散源を用いたデポ拡散による方法ではポリシリコンの結晶成長が著しく表面ラフネスが大きくなることも確認している。
【００４８】
その後、ポリシリコン膜２３の表面を鏡面研磨する。この工程は表面のモホロジーを改善して、シリコン基体２１と後述する振動板基板とるシリコン基体３１を容易に直接接合するためである。この工程は表面のモホロジィを改善するのが目的であり、極力少ない研磨がよいが、研磨面のマイクロラフネスが表面モホロジィ１ｎｍ程度以下になるまで研磨する必要があり、実施の範囲では、０．００５〜０．２μｍ程度の研磨量によって所望の研磨面を得ている。
【００４９】
ここで、研磨量はポリシリコンのモホロジィによって適宜決められるもので上記研磨量の範囲に限るものではない。ポリシリコン層（膜）のモホロジィはポリシリコン形成方法(成膜方法、低抵抗化用の不純物導入方法、不純物活性化方法など)や膜厚によって異なるため、それ応じて適宜研磨量の設定が必要であるが、上記の範囲で研磨量がバラツクというものではない。
【００５０】
この研磨工程を行わない場合には直接接合時の接合強度が極端に弱くなり、接合面に発生するボイドも多くなって、ひどいときには全く接合しない場合もある。半導体ＬＳＩ等の作製に使用するＳＯＩ基板の形成には、通常０．３ｎｍ程度以下のモホロジィが必要とされているが、本発明の場合、後工程において剥がれが発生しない程度の接合強度が得られればよく、実験によれば、表面モホロジィ１ｎｍを越えない範囲であれば接合が可能であることを確認している。
【００５１】
次に、同図（ｃ）に示すように、ポリシリコン膜２３の表面側に静電ギャップ１３を形成する彫り込み部１４を形成する。この彫り込み部１４は、ギャップ１３が断面形状で少なくとも１つの端部側が垂直段差のない滑らかな傾斜面を持つ非平行ギャップ（ここでは、少なくとも１つの端部側がギャップ０から始まる非平行ギャップ）形状になるようにしている。具体的には、前述したように、ガウシアン分布形状のギャップ１３になるように彫り込み部１４を形成している。
【００５２】
このような彫り込み形状の形成は、所望の彫り込み深さに対応したグラデーションパターンを有するマスクを作製し、このマスクを用いて所望の彫り込み深さに対応したレジストパターンを形成し、このレジストパターンをドライエッチング技術を用いてポリシリコン膜２３に転写すればよい。この場合、レジストのエッチングレートをポリシリコンのエッチングレートより通常高く設定するが、エッチングレート比に単純に比例して転写されるわけではないので、そのつど所望形状に見合ったレジスト形状、エッチング条件の整合を行う。
【００５３】
次に、同図（ｄ）に示すように、ポリシリコン膜２３上にレジストを塗布或いはラミネートして写真製版技術を用いて所要の開口を有するマスクパターンを形成し、エッチングによってポリシリコン膜２３をエッチングして、ポリシリコン膜２３を個別の電極３とギャップスペーサ部４とに分離分割して、電極３とギャップスペーサ部４を酸化膜２ａ上に設けたベース基板２を得る。なお、酸化膜２ａはベース酸化膜２１ａ、ベース基板２はシリコン基体２１からなるものである。
【００５４】
このようにギャップスペーサ部４を電極３と同じ材料（ここでは同一層）で形成することにより、僅かな表面ポリッシングを加えることにより直接接合が可能となる。また、ギャップ形状、深さも制御性よく均一に作製することができるため、滑らかな当接が可能なゼロギャップを有する非平行ギャップの彫り込みも容易に行うことができる。
【００５５】
その後、図５（ａ）に示すように、振動板基板１となるシリコン基体３１を個別電極保持のベース基板２（より具体的にはギャップスペーサ部４)上にシリコン直接接合で接合する。ここでは、ポリシリコン膜２３からなる電極３上に絶縁膜形成していないため、振動板１０と電極３との間を絶縁するため、接合前に予めシリコン基体３１の接合面側に熱酸化膜１１を形成している。シリコン基体同士の接合（シリコン直接接合）の場合には、接合を容易にするためにも少なくとも一方の接合面に酸化膜があることが好ましい。
【００５６】
次に、同図（ｂ）に示すように、シリコン基体３１に液室７等の流路パターン用の凹部３２を彫り込み、液室７及び振動板１０などを形成して振動板基板１を得る。ここでは、シリコン基体３１として結晶面方位（１１０）のシリコン基板を用いて、１０wt％〜３０wt％程度のＫＯＨ液にて異方性エッチングをしている。異方性エッチングの際のマスクは、減圧ＣＶＤ或いはプラズマＣＶＤによる窒化膜、或いは酸化膜と前記窒化膜の積層膜をパターニングして用いている。
【００５７】
その後、同図（ｃ）に示すように、ノズル板５を振動板基板１上に接合して、所望のインクジェットヘッドを得る。
【００５８】
ここで、上述したように、ギャップスペーサ部４を電極３と同一層（ポリシリコン膜）で形成することにより、ギャップ形状、深さを制御性よく均一に作製することができるため、滑らかな当接が可能なゼロギャップ非平行形状を容易に形成することができるが、ギャップスペーサ部４と電極とが異なる層になっている場合には、少なからず正負の段差が発生する。
【００５９】
第６図及び図７は、いずれも、上記を説明する例として示したものであり、シリコン基体４１に非平行ギャップ形状を形成するための凹部４２を彫り込み、このシリコン基体４１の全面に熱酸化膜４３を形成して、この熱酸化膜４３上に電極４４を形成し、熱酸化膜４３の凸部をギャップスペーサ部４５とし、電極４４の表面に保護絶縁膜４６を形成した例であるが、この場合、図６に示すように保護絶縁膜４６がギャップスペーサ部４５より低くなったり、図７に示すように保護絶縁膜４６がギャップスペーサ部４５より高くなったりするなど、凹凸や段差が生じる。
【００６０】
この場合、ＣＭＰ（Ｃhemical-Ｍechanical-Ｐolishing）等の手法を用いた研磨工程を行うことで、段差は幾分低減できるが、直接接合が可能になるまで研磨をするには、かなりの削りシロが必要となる。この削りシロが多い場合にはギャップのバラツキが大きくなり、事実上静電ギャップの形成が困難になる。本実施形態のように、ギャップスペーサ部４を電極３と同一層で形成したときには、僅かなポリッシングを加えることによって、直接接合可能な接合面を得ることができる。
【００６１】
また、彫り込み部１４を形成する工程が、表面研磨工程後になされている場合は、表面研磨工程前になされている場合に比べ、静電実効ギャップのバラツキが小さく、ギャップ制御性が高くなる。すなわち、上述したように、彫り込みを研磨後に行った場合には、研磨量のバラツキが静電実効ギャップのバラツキに全く影響しないが、表面研磨工程前に彫り込みを行った場合には研磨量のバラツキが、そのままエアーギャップ、強いては静電実効ギャップのバラツキとなって現れる。したがって、ポリシリコン膜の表面研磨後にギャップ形成用の彫り込み部形成を行うことが好ましい。
【００６２】
また、上述したように本実施形態の例では、振動板１０と電極３との間に必要な絶縁層として、振動板側に酸化膜１１を形成している。これに対し図８は、表面研磨、彫り込み形成後にポリシリコン膜２３表面に酸化膜１１を形成した場合を示している。この構成の場合、個別電極３の絶縁性及び保護をより確実に行なうことができる。一方、研磨後に保護絶縁膜１１を形成するため、少なからず表面ラフネスが大きくなり、直接接合にとって好ましくない。
【００６３】
一長一短はあるが、この例の場合、酸化膜１１の形成をポリシリコンの酸化により行なう場合において、直接接合を可能にすることができる場合がある。ポリシリコン（多結晶シリコン）の酸化では、シリコン結晶（シリコン基板）のそれとは異なり、その熱履歴で再結晶化（グレイン成長）が起こることにより、或いは、多結晶粒表面と粒界とで酸化レートが異なることにより、表面性が低下することが問題である。しかし、予め十分な熱履歴が加えられ十分なグレイン成長が施されたあとに研磨を行なった場合、及び／又は、酸化膜１１の厚さを薄く形成する場合においては、直接接合に大きな影響を与えないことを実験により確認している。但し、酸化膜１１を高温酸化膜をはじめとして、ＣＶＤやスパッタなどによるデポ（deposition：蒸着）膜で形成すると、所望の表面性が得られず良好な直接接合は得られない。
【００６４】
また、上述したように、非平行ギャップとなる彫り込み部１４を形成する工程をポリシリコン膜２３を個々の電極３に分離分割する工程前に行った場合は、個々の電極に分離分割する工程後に彫り込み部を形成する場合に比べて、非平行形状の制御が容易になる。これは、非平行形状の彫り込みが、レジストのグラデーションパターンに大きく依存するためである。すなわち、電極分離を行った後では、その分離領域の影響により、レジストが均一にコーティングできず、レジストのグラデーションパターンがバラツクためである。
【００６５】
次に、本発明の第２実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。なお、図９は同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の模式的拡大断面説明図、図１０は同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図である。
【００６６】
このインクジェットヘッドは、電極であるポリシリコン膜（ポリシリコン層）５１の表面に電極保護（電極の保護、及び振動板と電極間の絶縁）用の保護絶縁膜である酸化膜５２を積層成膜して電極部５３を形成し、この電極部５３の酸化膜５２に彫り込み部１４を形成している。同様に、ギャップスペーサ部５４も電極部５３と同じ材料であるポリシリコン膜５１と酸化膜５２との積層構造で形成している。また、振動板基板１の振動板１０の電極側表面には酸化膜１１を形成していない。その他の構成は、前記第１実施形態と同様である。ここで、上記電極は、ポリシリコンのみならず、タングステンシリサイド、あるいはチタンシリサイド、或いはそれらの積層膜であってもよい。
【００６７】
ここで、酸化膜５２としては、ポリシリコンを熱酸化して得られるポリシリコン酸化膜、或いは、高温の熱ＣＶＤで形成される高温酸化膜(ＨＴＯ：High-Temperature-Oxide)を用いることが好ましい。この他、保護絶縁膜としては、例えば、ＬＰ−ＣＶＤ窒化膜、プラズマ酸化膜、プラズマ窒化膜、スパッタ系絶縁膜、或いはそれらの積層膜等があるが、これらの絶縁膜では膜中の電子トラップレベルが多く、電気的劣化が早いという欠点がある。この場合、この電気的劣化を緩和するために膜厚を厚くする手段がとられるが、静電実効ギャップが増加するため駆動電圧が高くなってしまう。
【００６８】
このように高温酸化膜やポリシリコン酸化膜を保護膜５２として用いる場合には、この保護膜５２にギャップ１３の彫り込み部１４を形成しても、低電圧化を損なうことなく高精度のギャップをプロセス歩留まり良く形成することができる。
【００６９】
次に、この第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１１及び図１２を参照して説明する。
先ず、図１１（ａ）に示すように、個別電極支持用のベース基板となるシリコン基体（シリコンウエハを用いる。）２１上に基体２１と個別電極となる電極３との間の絶縁を図るためのベース酸化膜２１ａを形成する。ここでは、膜厚０．５〜２．０μｍ程度の熱酸化膜を形成したが、膜種及び製法はこれに限定されるものではない。また、上記膜厚は電極間の容量カップリングを減らすため、比較的厚い方が好ましいが、各ビットの静電容量や抵抗、これを駆動するドライバー容量、電圧で適宜設定されるもので、これに限るものではない。
【００７０】
次に、同図（ｂ）に示すように、シリコン基体２１の酸化膜２１a上にポリシリコン膜（ポリシリコン層）５１を形成する。ここでは、このポリシリコン膜５１への低抵抗化用の不純物導入としてリンをイオン注入して熱拡散したが、これに限るものではない。ただし、注入法はポリシリコン表面のマイクロラフネスが最も小さいので、酸化膜５２をポリシリコン酸化膜で形成する場合には注入法によることが好ましい。
【００７１】
その後、このポリシリコン膜５１上に酸化膜５２を形成する。この酸化膜５２は前述したようにポリシリコン酸化膜或いは高温酸化膜が好ましい。次いで、この酸化膜５２の表面を鏡面研磨する。この工程は表面のモホロジィを改善して、シリコン基体２１と後述する振動板基板とるシリコン基体３１を容易に直接接合するためである。この工程は表面のモホロジーを改善するのが目的であり、極力少ない研磨がよいが、研磨面のマイクロラフネスが１ｎｍ程度以下になるまで研磨する必要があり、ここでは、０．００５〜０．２μｍ程度の研磨量によって所望の研磨面を得ている。ここで、研磨量は酸化膜表面のモホロジィによって適宜決められるもので上記研磨量の範囲に限るものではない。酸化膜表面のモホロジィはその成膜方法や膜厚によって異なるため、それ応じて適宜研磨量の設定が必要であり、また、上記の範囲で研磨量がバラツクというものでもない。
【００７２】
ここでも、酸化膜５２の研磨工程を行わない場合には直接接合時の接合強度が極端に弱くなり、接合面に発生するボイドも多くなって、ひどいときには全く接合しない場合もある。本発明の場合、後工程において剥がれが発生しない程度での接合強度が得られればよく、実験によれば、表面モホロジィ１ｎｍを越えない範囲であれば接合が可能であることを確認している。
【００７３】
次に、同図（ｃ）に示すように、電極部に対応する酸化膜５２の表面側に静電ギャップ１３を形成する彫り込み部１４を形成する。この彫り込み部１４は、ギャップ１３が断面形状で少なくとも１つの端部側が垂直段差のない滑らかな傾斜面を持つ非平行ギャップ（ここでは、少なくとも１つの端部側がギャップ０から始まる非平行ギャップ）形状になるようにしている。具体的には、前述したように、ガウシアン分布形状のギャップ１３になるように彫り込み部１４を形成している。
【００７４】
このような酸化膜５２への彫り込み形状の形成は、電極３への彫り込みを行った第１実施形態と同様に、所望の彫り込み深さに対応したグラデーションパターンを有するマスクを作製し、このマスクを用いて所望の彫り込み深さに対応したレジストパターンを形成し、このレジストパターンをドライエッチング技術を用いて酸化膜５２に転写すればよい。この場合、レジストのエッチングレートを酸化膜５２のエッチングレートより通常高く設定するが、エッチングレート比に単純に比例して転写されるわけではないので、そのつど所望形状に見合ったレジスト形状、エッチング条件の整合を行う。
【００７５】
次に、同図（ｄ）に示すように、酸化膜５２上にレジストを塗布或いはラミネートして写真製版技術を用いて所要の開口を有するマスクパターンを形成し、エッチングによって酸化膜５２及びポリシリコン膜５１をエッチングして、ポリシリコン膜５１からなる電極表面上に酸化膜５２を形成した電極部５３とギャップスペーサ部５４とに分離分割して、同じ層構造の電極部５３とギャップスペーサ部５４を設けたベース基板２を得る。
【００７６】
このようにギャップスペーサ部５４を電極及びその保護絶縁膜（電極部５３）と同じ材料（ここでは同一層構造）で形成することにより、僅かな表面ポリッシングを加えることにより直接接合が可能となる。また、ギャップ形状、深さも制御性よく均一に作製することができるため、滑らかな当接が可能なゼロギャップを有する非平行ギャップの彫り込みも容易に行うことができる。
【００７７】
その後、図１２（ａ）に示すように、振動板基板１となるシリコン基体３１を個別電極保持のベース基板２（より具体的にはギャップスペーサ部５４)上にシリコン直接接合で接合する。ここでは、電極部５３に保護絶縁膜である酸化膜５２を形成しているので、振動板１０側には酸化膜を形成していないが、電極保護膜となる保護絶縁膜の劣化を防止するために僅かでも酸化膜でも形成することが好ましい。
【００７８】
次に、同図（ｂ）に示すように、シリコン基体３１に液室７等の流路パターン用の凹部３２を彫り込み、液室７及び振動板１０などを形成して振動板基板１を得る。ここでは、シリコン基体３１として結晶面方位（１１０）のシリコン基板を用いて、１０wt％〜３０wt％程度のＫＯＨ液にて異方性エッチングをしている。異方性エッチングの際のマスクは、減圧ＣＶＤ或いはプラズマＣＶＤによる窒化膜、或いは酸化膜と前記窒化膜の積層膜をパターニングして用いている。
【００７９】
その後、同図（ｃ）に示すように、ノズル板５を振動板基板１上に接合して、所望のインクジェットヘッドを得る。
【００８０】
ここで、上述したように、ギャップスペーサ部５４を電極部５３（電極＋保護絶縁膜）と同一層構造で形成することにより、ギャップ形状、深さを制御性よく均一に作製することができるため、滑らかな当接が可能なゼロギャップ非平行形状を容易に形成することができるが、ギャップスペーサ部５４が電極部と異なる層構造になっている場合には、少なからず正負の段差が発生する。
【００８１】
第１３図及び図１４は、いずれも、上記を説明するものであり、シリコン基体４１の表面に酸化膜４３を形成し、この酸化膜４３に非平行ギャップ形状を形成するための凹部４２を彫り込み、この酸化膜４３の凹部４２底面に電極４４を形成し、酸化膜４３の上面をギャップスペーサ部４５とし、電極４４の表面に保護絶縁膜４６を形成した例であるが、この場合、図１３に示すように保護絶縁膜４６がギャップスペーサ部４５より低くなったり、図１４に示すように保護絶縁膜４６がギャップスペーサ部４５より高くなったりするなど、凹凸や段差が生じる。
【００８２】
この場合、ＣＭＰ（Ｃhemical-Ｍechanical-Ｐolishing）等の手法を用いた研磨工程を行うことで、段差は幾分低減できるが、直接接合が可能になるまで研磨をするには、かなりの削りシロが必要となる。この削りシロが多い場合にはギャップのバラツキが大きくなり、事実上静電ギャップの形成が困難になる。本実施形態のように、ギャップスペーサ部５４を電極部と同一層構造で形成したときには、僅かなポリッシングを加えることによって、直接接合可能な接合面を得ることができる。
【００８３】
また、彫り込み部１４を酸化膜５２に形成する工程を表面研磨工程後に行った場合は、表面研磨工程前になされている場合に比べ、静電実効ギャップのバラツキが小さく、ギャップ制御性が高くなる。すなわち、上述したように、彫り込みを研磨後に行った場合には、研磨量のバラツキが酸化膜５２のバラツキとなり、表面研磨工程前に彫り込みを行った場合には研磨量のバラツキが、そのままエアーギャップのバラツキとなって現れる。酸化膜の誘電率（比誘電率：３．８）が空気（比誘電率：１）の約４倍であるため、表面研磨工程後に行った方がバラツキを１／４に軽減できる。
【００８４】
さらに、上述したように、非平行ギャップとなる彫り込み部１４を形成する工程は、ポリシリコン膜５１及び酸化膜５２を個々の電極部に分離分割する工程前に行った場合は、個々の電極部に分離分割する工程後に彫り込み部を形成する場合に比べて、非平行形状の制御が容易になる。これは、非平行形状の彫り込みが、レジストのグラデーションパターンに大きく依存するためである。すなわち、電極分離を行った後では、その分離領域の影響により、レジストが均一にコーティングできず、レジストのグラデーションパターンがバラツクためである。
【００８５】
ここで、前記第１実施形態と第２実施形態の差異について図１５及び図１６を参照して説明する。なお、図１５（ａ）は第１実施形態の振動板短手方向での要部説明断面図、同（ｂ）は（ａ）の要部拡大図、図１６（ａ）は第２実施形態の振動板短手方向での要部断面説明図、同（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
まず、低電圧化の観点からみると、第１実施形態の方が電極３の非平行部分に第２実施形態のような酸化膜５２がなく、酸化膜１１は酸化膜５２より薄いので有利である。すなわち、図１５及び図１６の点線はそれぞれの場合の静電実効ギャップ１３´を模式的に示している。この静電実効ギャップ１３´を比較すると分かるように、第１実施形態の場合は、非平行エアギャップと酸化膜（絶縁膜）１１の合成容量として換算されるものが静電実効ギャップとなるのに対し、第２実施形態の場合には非平行エアギャップと凹形状の保護絶縁膜５２の合成容量として換算されるものが静電実効ギャップとなる。なお、図１５及び図１６において、ａ：ｂ及びａ´：ｂ´は４：１である。
【００８６】
一方、ギャップ形状、深さの制御性の観点からみると、第２実施形態の方が有利である。これは、グラデーションパターニングにおけるドライエッチングの制御性が、シリコンやポリシリコンの場合より酸化膜の場合の方が良いためである。加えて、酸化膜の方が研磨時のエッチングレートを低く設定できるため研磨量制御性も酸化膜の方が若干優れていると言える。
【００８７】
次に、前記第１実施形態と第２実施形態の他のギャップ形状の例について図１７及び図１８を参照して説明する。なお、図１７は第１実施形態の振動板短手方向での要部説明断面図、図１８は第２実施形態の振動板短手方向での要部断面説明図である。
これらの例は、いずれもギャップ１３を形成する彫り込み部１４の底面形状を直線的な片傾斜形状としたものである。すなわち、前述したガウシアン形状は低電圧化に最も効果的であると考えられるが、なめらかな当接（振動板１０が変形して電極３又は電極３表面の保護絶縁膜に接触する状態）にはならない。これに対して、直線的な片傾斜形状の例ではなめらかな当接変位が得られる。
【００８８】
次に、本発明の第３実施形態について図１９及び図２０を参照して説明する。なお、図１９は同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の模式的拡大断面説明図、図２０は同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図である。
【００８９】
このインクジェットヘッドは、上記第２実施形態と同様に電極部５３を電極となるポリシリコン膜５１と電極保護（振動板と電極間の絶縁）用の保護絶縁膜である酸化膜５２との積層部材で形成し、この酸化膜５２に彫り込み部１４を形成している。同様に、ギャップスペーサ部５４もポリシリコン膜５１と酸化膜５２との積層部材で形成している。
【００９０】
そして、電極部５３の幅を彫り込み部１４の幅より広くすることで、電極部５３の一部（彫り込み部１４より外側の部分＝図１９に破線で区切る部分）がギャップスペーサ部５４を兼ねるようにしている。その他の構成は、前記第２実施形態と同様である。
【００９１】
ここで、酸化膜５２としては、ポリシリコンを熱酸化して得られるポリシリコン酸化膜、或いは、高温の熱ＣＶＤで形成される高温酸化膜(ＨＴＯ：High-Temperature-Oxide)を用いることが好ましい。この他、保護絶縁膜としては、例えば、ＬＰ−ＣＶＤ窒化膜、プラズマ酸化膜、プラズマ窒化膜、スパッタ系絶縁膜、或いはそれらの積層膜等があるが、これらの絶縁膜では膜中の電子トラップレベルが多く、電気的劣化が早いという欠点がある。この場合、この電気的劣化を緩和するために膜厚を厚くする手段がとられるが、静電実効ギャップが増加するため駆動電圧が高くなってしまう。
【００９２】
このように電極部５３の一部がギャップスペーサ部５４を兼ねる、つまり、換言すれば、電極及び保護絶縁膜と一体にギャップスペーサ部を形成することにより、よりギャップの制御性が良くなり、プロセス歩留まりも高くなる。
【００９３】
次に、この第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２１及び図２２を参照して説明する。
先ず、図２１（ａ）〜（ｃ）に示すように、前記第２実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程と同様にして、個別電極支持用のベース基板となるシリコン基体（シリコンウエハを用いる。）２１上に基体２１と個別電極（ここでは、ポリシリコン膜５１からなる）との間の絶縁を図るためのベース酸化膜２１ａを形成し、酸化膜２１a上にポリシリコン膜（ポリシリコン層）５１を形成し、このポリシリコン膜５１上に保護絶縁膜としての酸化膜５２を形成する。この酸化膜５２は前述したようにポリシリコン酸化膜或いは高温酸化膜が好ましい。次いで、この酸化膜５２の表面を鏡面研磨した後、酸化膜５２の表面側にガウシアン分布形状のギャップ１３を形成する彫り込み部１４を形成する。
【００９４】
次に、同図（ｄ）に示すように、酸化膜５２上にレジストを塗布或いはラミネートして写真製版技術を用いて所要の開口を有するマスクパターンを形成する。この場合、電極部５３にギャップスペーサ部５４が一体形成されるように、前記第２実施形態の場合のマスクパターンと比べると、電極部５３を形成するためのマスク部分は幅広になる。そこで、このマスクパターンを用いて、エッチングによって酸化膜５２及びポリシリコン膜５１をエッチングして、ポリシリコン膜５１及び酸化膜５２からなる個別のギャップスペーサ部５４を一体に含む電極５３とギャップスペーサ部５４とに分離分割して、電極部５３及びギャップスペーサ部５４を設けたベース基板２を得る。
【００９５】
このようにギャップスペーサ部５４を電極部５３と同じ材料（ここでは同一層構造）で形成することにより、僅かな表面ポリッシングを加えることにより直接接合が可能となる。また、ギャップ形状、深さも制御性よく均一に作製することができるため、滑らかな当接が可能なゼロギャップを有する非平行ギャップの彫り込みも容易に行うことができる。
【００９６】
その後、図２２（ａ）に示すように、振動板基板１となるシリコン基体３１を個別電極保持のシリコン基体２（より具体的にはギャップスペーサ部５４)上にシリコン直接接合で接合する。ここでも、電極部５３に保護絶縁膜である酸化膜５２を形成しているので、振動板１０側には酸化膜を形成していないが、電極保護膜となる保護絶縁膜の劣化を防止するために僅かでも酸化膜でも形成することが好ましい。
【００９７】
次に、同図（ｂ）に示すように、シリコン基体３１に液室７等の流路パターン用の凹部３２を彫り込み、液室７及び振動板１０などを形成して振動板基板１を得る。ここでは、シリコン基体３１として結晶面方位（１１０）のシリコン基板を用いて、１０wt％〜３０wt％程度のＫＯＨ液にて異方性エッチングをしている。異方性エッチングの際のマスクは、減圧ＣＶＤ或いはプラズマＣＶＤによる窒化膜、或いは酸化膜と前記窒化膜の積層膜をパターニングして用いている。
【００９８】
その後、同図（ｃ）に示すように、ノズル板５を振動板基板１上に接合して、所望のインクジェットヘッドを得る。
【００９９】
ここで、上述したように、ギャップスペーサ部５４を電極部５３と同一層構成で形成することにより、ギャップ形状、深さを制御性よく均一に作製することができるため、滑らかな当接が可能なゼロギャップ非平行形状を容易に形成することができることは前述したと同様である。また、電極部５３の一部がギャップスペーサ部５４を兼ねることでより高精度のギャップを制御を行うことができる。なお、その他の作用効果については、前記第２実施形態と同様である。
【０１００】
次に、本発明の第４実施形態について図２３及び図２４を参照して説明する。なお、図２３は同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の模式的拡大断面説明図、図２４は同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図である。
【０１０１】
このインクジェットヘッドにおいても、電極部５３を電極となるポリシリコン膜５１と電極保護（電極の保護、及び振動板と電極間の絶縁）用の保護絶縁膜である高温の熱ＣＶＤで形成される高温酸化膜(ＨＴＯ：High-Temperature-Oxide)５５との積層構造とし、高温酸化膜５５の振動板１０と対向する部分に彫り込み部１４を形成している。そして、彫り込み部１４以外の部分はギャップスペーサ部５４としている。ここで、上記電極５１は、ポリシリコンのみならず、タングステンシリサイド、あるいはチタンシリサイド、或いはそれらの積層膜であってもよい。
【０１０２】
ここで、高温酸化膜５５はポリシリコン膜５１間の分離部分５６にも形成することで、電極となるポリシリコン膜５１の側面に保護絶縁膜である高温酸化膜５５を形成し、しかも、高温酸化膜５５はポリシリコン膜５１間の分離部分に埋め込んだ構造としている。その他の構成は前記第３実施形態と同様である。
【０１０３】
なお、電極となるポリシリコン膜５１の側面にも保護絶縁膜を形成するだけであれば前述したポリシリコン酸化膜などを形成することもできるが、ここでは、ポリシリコン膜５１間の分離部分５６に保護絶縁膜を埋め込むために高温の熱ＣＶＤで形成される高温酸化膜(ＨＴＯ膜）を用いている。電極分離間隔（電極分離溝の幅）をＨＴＯ膜の膜厚の２倍以下、或いは、ＨＴＯ膜の膜厚を電極分離間隔の１／２以上にすることでＨＴＯ膜を電極分離溝（分離部分５６）に埋め込むことが可能になる。
【０１０４】
このように電極側面まで酸化膜（保護絶縁膜）で保護するこよにより、デバイスの信頼性が向上する。また、個別の電極間の分離溝（分離部分）に高温酸化膜を埋め込むことで、研磨と合わせて完全な電極埋め込みが可能になり、電極個別化後に研磨工程やグラデーションギャップの形成が可能になるなどプロセス自由度が向上する。
【０１０５】
次に、この第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２５及び図２６を参照して説明する。
先ず、図２５（ａ）に示すように、個別電極支持用のベース基板となるシリコン基体（シリコンウエハを用いる。）２１上に基体２１と個別電極となるポリシリコン膜５１との間の絶縁を図るためのベース酸化膜２１ａを形成する。ここでは、膜厚０．５〜２．０μｍ程度の熱酸化膜を形成したが、膜種やその製法はこれに限定されるものではない。
【０１０６】
次に、同図（ｂ）に示すように、シリコン基体２１の酸化膜２１a上にポリシリコン膜（ポリシリコン層）５１を形成する。ここでは、このポリシリコン膜５１への低抵抗化用の不純物導入としてリンをイオン注入して熱拡散した。その後、ポリシリコン膜５１上にレジストを塗布或いはラミネートして写真製版技術を用いて所要の開口を有するマスクパターンを形成し、エッチングによってポリシリコン膜５１をエッチングして、電極及びギャップスペーサ部となるポリシリコン膜５１の部分に分割する。
【０１０７】
次いで、同図（ｃ）に示すように、分割したポリシリコン膜５１上に分離部分５６を含めて高温酸化膜（ＨＴＯ膜）５５を形成する。そして、この高温酸化膜５５の表面を鏡面研磨する。この工程は表面のモホロジーを改善して、シリコン基体２１と後述する振動板基板となるシリコン基体３１を容易に直接接合するためである。この工程は表面のモホロジーを改善するのが目的であり、極力少ない研磨がよいが、研磨面のマイクロラフネスが１ｎｍ程度以下になるまで研磨する必要があり、ここでは、０．００５〜０．５μｍ程度の研磨量によって所望の研磨面を得ている。ここで、研磨量は酸化膜表面のモホロジィによって適宜決められるもので上記研磨量の範囲に限るものではない。酸化膜表面のモホロジィはその成膜方法や膜厚によって異なるため、それ応じて適宜研磨量の設定が必要であり、また、上記の範囲で研磨量がバラツクというものでもない。加えて、本実施の形態では、電極分離部５６部分を高温酸化膜５５で埋め込み、その表面を完全に平坦化することを目的としているため、高温酸化膜５５の膜厚及び研磨量は第２および第３実施形態のそれと比べて大きくなっている。
【０１０８】
次に、同図（ｄ）に示すように、高温酸化膜５５の表面側に静電ギャップ１３を形成する彫り込み部１４を形成して、ベース基板２を得る。この彫り込み部１４は、ギャップ１３が断面形状で少なくとも１つの端部側が垂直段差のない滑らかな傾斜面を持つ非平行ギャップ（ここでは、少なくとも１つの端部側がギャップ０から始まる非平行ギャップ）形状になるようにしている。本実施形態では、ガウシアン分布形状のギャップ１３になるように彫り込み部１４を形成している。
【０１０９】
このようにギャップスペーサ部５４を電極部５３と同じ材料（ここでは同一層構造）で形成することにより、僅かな表面ポリッシングを加えることにより直接接合が可能となる。また、ギャップ形状、深さも制御性よく均一に作製することができるため、滑らかな当接が可能なゼロギャップを有する非平行ギャップの彫り込みも容易に行うことができる。但し、上記のように電極分離部５６を高温酸化膜５５で埋め込んで完全な平坦化を行う場合には、研磨量を若干増やす必要がある。研磨量を増やす場合にはそれに応じて高温酸化膜５５の成膜量を増やす必要があるが、それらの量は、電極層５１の厚さ、電極分離部５６の幅、ギャップ１３の深さ、保護絶縁膜５３の厚さに応じて適宜定められる。
【０１１０】
その後、図２６（ａ）に示すように、振動板基板１となるシリコン基体３１を個別電極保持のシリコン基体２１（より具体的にはギャップスペーサ部５４)上にシリコン直接接合で接合する。ここでは、電極部５３に保護絶縁膜である高温酸化膜５５を形成しているので、振動板１０側には酸化膜を形成していないが、電極保護膜となる保護絶縁膜の劣化を防止するために僅かでも酸化膜でも形成することが好ましい。
【０１１１】
次に、同図（ｂ）に示すように、シリコン基体３１に液室７等の流路パターン用の凹部３２を彫り込み、液室７及び振動板１０などを形成して振動板基板１を得る。ここでは、シリコン基体３１として結晶面方位（１１０）のシリコン基板を用いて、１０wt％〜３０wt％程度のＫＯＨ液にて異方性エッチングをしている。異方性エッチングの際のマスクは、減圧ＣＶＤ或いはプラズマＣＶＤによる窒化膜、或いは酸化膜と前記窒化膜の積層膜をパターニングして用いている。
【０１１２】
その後、同図（ｃ）に示すように、ノズル板５を振動板基板１上に接合して、所望のインクジェットヘッドを得る。
【０１１３】
ここで、上述したように、ギャップスペーサ部５４を電極となる電極部５３と同一層構造で形成することにより、ギャップ形状、深さを制御性よく均一に作製することができるため、滑らかな当接が可能なゼロギャップ非平行形状を容易に形成することができることは前述したと同様である。また、電極部５３の一部がギャップスペーサ部部５４を兼ねることでより高精度のギャップ制御を行うことができる。さらに、電極部５３を酸化膜などの保護絶縁膜で埋め込むことことにより、電極個別化後に研磨工程やグラデーションギャップの形成が容易になる。なお、その他の作用効果については、前記第２、第３実施形態と同様である。
【０１１４】
次に、これらの各実施形態のように電極（保護膜を含む電極層）とギャップスペーサ部とを同じ層構造にした場合と同じ層構造でない場合との作用効果上の差異について、同じ層構造でない場合の例である図２７及び図２８を参照して説明する。
まず、図２７及び図２８はいずれもベース基板２の酸化膜２ａに電極形成溝６０を形成して、この電極形成溝６０の底面に電極６１を形成し、電極６１表面に保護絶縁膜６２を成膜した例であり、ギャップスペーサ部としては酸化膜２ａの電極形成溝６０以外の部分を用いている。なお、図２８の例は電極形成溝６０と電極引出し溝６３との間に凸部６４を形成したものであり、図２７の例は電極形成溝６０が電極引出し溝を兼ねている。
【０１１５】
これらの図２７或いは図２８から分かるように電極層（電極）とギャップスペーサ部が同一層構造でない場合には、ギャップ１３が電極形成溝６０或いは電極引出し溝６３を通じて開放され、完全にギャップ１３を封止することが困難である。そのため、ウェハ上に形成されたヘッドチップ群を、ダイシングによってチップ化する際に、開口部６５から静電ギャップ１３内に水の流入が起きる。
【０１１６】
これを防ぐためには、各図に破線で示すように、振動板基板１側のシリコン基板３１の一部３１ａを残してダイシング（チップ化）した後に、その一部３１ａを除去して電極引出し用開口６６を形成する（電極パッド部を開口する）といった方法を採らねばならない。この場合には、チップ毎に電極引出し用開口６６の形成が必要となり、ウェハプロセスのメリットが半減する。また、ウェハ状態で電極引出し用開口６６の形成を行なった場合には、開口部６５の部分のみをダイシング前に予め封止しておかなければならず(但し、電極引き出し用開口部６６を封止してはならない)、後工程の熱履歴等を考えるとかなりの困難な課題となる。
【０１１７】
これに対して、上記各実施形態の説明から分かるように、電極（保護膜を含む電極層）とギャップスペーサ部とを同じ層構造にした場合には、ギャップ１３の周囲を完全に封止することが可能になるので、チップ化時に水がギャップ１３内に流入することを防止でき、プロセスが単純化して、低コストのヘッドを得ることができる。
【０１１８】
次に、本発明の第５実施形態に係るインクジェットヘッドについて図２９及び図３０を参照して説明する。なお、図２９は同ヘッドのノズル板を省略した平面説明図、図３０は図２９のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。
この実施形態では、酸化膜５２（或いは高温酸化膜５５）に、各ギャップ１３に連通する連通路７１と、各連通路７１を連通する共通連通路７２を形成し、この共通連通路７２の端部に大気開放口７３を設けている。
【０１１９】
これらの連通路７１、共通連通路７２及び大気開放口７３は、電極引き出し部（電極取り出し部）やダイシングライン上を避けて設けているので、ダイシング時等に水の流入がない。また、大気開放口７３は、振動板１０と同様な処理を行って（振動板程度の厚さにしている。)、必要な時点で突き当て、或いはレーザービーム等により貫通させるようにしている。
【０１２０】
すなわち、封止したギャップ１３内は、通常、正圧か、負圧のどちらかになっている。前記各実施形態でシリコン基板の直接接合を減圧中で実施すると、ギャップ１３内はある程度の減圧状態に保持されている。この場合、振動板と個別電極間に電界を印加する前に振動板が極端に変形していると、効率が低い上、種々のバラツキ（駆動電圧バラツキ、あるいは吐出インク量、吐出インク速度、着弾位置のバラツキ等）が生じるので、大気、窒素或いは希ガス中等でギャップ内を大気圧開放することが好ましい。そこで、本実施形態ではギャップ１３を大気開放するための連通路７１，７２及び大気開放口７３を設けている。
【０１２１】
ここで、本実施形態の場合、第４実施形態（図２３、２５、２６）でいうところの電極分離部５６上での絶縁膜５５の埋め込みが完全でなく隙間がある場合（たとえば分離部５６上の絶縁膜に洲状の隙間がある場合、あるいは研磨が不十分で分離部５６上の酸化膜５５表面に凹みがある場合等）、その隙間から上記連通路７１、７２を通じて、ダイシング時あるいはその他の洗浄時において水の流入が起こりうる。すなわち、大気圧開放と水流入防止を完全に図るには、分離部５６上を平坦に且つ隙間なく完全な埋め込むことが好ましい。
【０１２２】
この本発明に係る液滴吐出装置を含む本発明に係る画像形成装置としての本発明に係るインクジェット記録装置について図３１及び図３２を参照して簡単に説明する。なお、図３１は同記録装置の機構部の概略斜視説明図、図３２は同機構部の側面説明図である。
【０１２３】
このインクジェット記録装置は、記録装置本体８１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液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへの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８２等を収納し、装置本体８１の下方部には前方側から多数枚の用紙８３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）８４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙８３を手差しで給紙するための手差しトレイ８５を開倒することができ、給紙カセット８４或いは手差しトレイ８５から給送される用紙８３を取り込み、印字機構部８２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８６に排紙する。
【０１２４】
印字機構部８２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９１と従ガイドロッド９２とでキャリッジ９３を主走査方向に摺動自在に保持し、このキャリッジ９３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９４をインク滴吐出方向を下方に向けて装着し、キャリッジ９３の上側にはヘッド９４に各色のインクを供給するための各インクタンク（インクカートリッジ）９５を交換可能に装着している。このインクカートリッジ９５から前記インク供給穴１８を介してインクをヘッド９４内に供給する。
【０１２５】
ここで、前記インク供給穴１８は、前記までの実施形態の例ではインク噴射面（ノズル板５装着面）側に設けているが、その反対側(裏面側、ベース基板側)あるいは側面側に設けてもよく、これに限るものではない
【０１２６】
また、キャリッジ９３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド９１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９２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ９３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ９７で回転駆動される駆動プーリ９８と従動プーリ９９との間にタイミングベルト１００を張装し、このタイミングベルト１００をキャリッジ９３に固定している。また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド９４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。
【０１２７】
一方、給紙カセット８４にセットした用紙８３をヘッド９４の下方側に搬送するために、給紙カセット８４から用紙８３を分離給装する給紙ローラ１０１及びフリクションパッド１０２と、用紙８３を案内するガイド部材１０３と、給紙された用紙８３を反転させて搬送する搬送ローラ１０４と、この搬送ローラ１０４の周面に押し付けられる搬送コロ１０５及び搬送ローラ１０４からの用紙８３の送り出し角度を規定する先端コロ１０６とを設けている。搬送ローラ１０４は副走査モータ１０７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【０１２８】
そして、キャリッジ９３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１０４から送り出された用紙８３を記録ヘッド９４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１０９を設けている。この印写受け部材１０９の用紙搬送方向下流側には、用紙８３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１１、拍車１１２を設け、さらに用紙８３を排紙トレイ８６に送り出す排紙ローラ１１３及び拍車１１４と、排紙経路を形成するガイド部材１１５，１１６とを配設している。
【０１２９】
また、キャリッジ９３の移動方向右端側にはヘッド９４の信頼性を維持、回復するための信頼性維持回復機構（以下「サブシステム」という。）１１７を配置している。キャリッジ９３は印字待機中にはこのサブシステム１１７側に移動されてキャッピング手段などでヘッド９４をキャッピングされる。
【０１３０】
なお、上記各実施形態においては、本発明に係る液滴吐出ヘッド及びマイクロアクチュエータとして静電型インクジェットヘッドに適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、インク以外の液滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する液滴吐出ヘッドにも適用でき、或いはマイクロアクチュエータとしてはマイクロモータのアクチュエータ部などにも適用することができる。また、前述したように、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）に本発明に係る液滴吐出ヘッドを搭載することができ、また、画像形成装置などの液滴吐出装置に搭載することもできる。
【０１３１】
また、液滴吐出ヘッドとして、振動板変位方向とノズル滴吐出方向が同じになるサイドシュータ方式で説明しているが、振動板変位方向とノズル滴吐出方向が直交するサイドシュータ方式にすることもできる。
【０１３２】
【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によれば、電極の表面に形成した保護絶縁膜に振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、保護絶縁膜の彫り込み部で形成されるギャップは断面形状でギャップ長０となる傾斜面を有する構成としたので、低電圧化、滴吐出特性の向上を図れる。
【０１３３】
ここで、電極を各個別の電極に分離し、保護絶縁膜にて電極間の分離領域を埋め、保護絶縁膜の表面を研磨した後、前記彫り込み部が形成されている構成とすることで、ギャップ精度が向上する。また、ギャップスペーサ部表面は表面モホロジィ１ｎｍを越えない鏡面研磨がされている構成とすることで、接合信頼性の高いシリコン直接接合を行うことができる。
【０１３４】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、電極の表面に形成した保護絶縁膜に振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、電極を各個別の電極に分離し、保護絶縁膜にて電極間の分離領域を埋め、保護絶縁膜の表面を研磨した後、彫り込み部が形成されている構成としたので、ギャップ精度が向上し、滴吐出特性の向上を図れる。
【０１３５】
ここで、ギャップスペーサ部表面は表面モホロジィ１ｎｍを越えない鏡面研磨がされている構成とすることで、接合信頼性の高いシリコン直接接合を行うことができる。
【０１３６】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、電極の表面を研磨した後に、電極に振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成する構成としたので、ギャップ精度が向上し、滴吐出特性の向上を図れる。
【０１３７】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、電極の表面に形成した保護絶縁膜の表面を研磨した後に、保護絶縁膜に振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成する構成としたので、ギャップ精度が向上し、滴吐出特性の向上を図れる。
【０１３８】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、電極に振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極に分割する構成としたので、ギャップのバラツキが低減し、バラツキの少ない高精度ギャップを形成でき、滴吐出特性の向上を図れる。
【０１３９】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、電極の表面に形成した保護絶縁膜に振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極及び保護絶縁膜に分割する構成としたので、ギャップのバラツキが低減し、バラツキの少ない高精度ギャップを形成でき、滴吐出特性の向上を図れる。
【０１４１】
上記本発明に係る各液滴吐出ヘッドにおいては、ギャップスペーサ部表面は表面ホモロジィ１ｎｍを越えない鏡面研磨がされていることで、接合信頼性の高いシリコン直接接合を行うことができる。また、振動板と電極との間のギャップ周囲が封止されていることで、チップ化時に水等がギャップないに侵入することを簡単に防止することができる。この場合、ギャップ内圧が製造途中で大気圧にもどされる手段がとられていることにより、種々のバラツキを低減し、吐出効率を向上することができる。ここで、ギャップを大気に連通させるための連通路が、電極を外部に引き出すための電極引出し部以外の領域に設けられているものとすることで、ギャップ内への水等の浸入を防止しながらギャップ内を容易に大気開放することができる。
【０１４６】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法によれば、保護絶縁膜に彫り込み部を形成した液滴吐出ヘッドの製造方法であって、電極を各個別の電極に分離する工程と、保護絶縁膜にて電極間の分離領域を埋める工程と、保護絶縁膜の表面を研磨する工程を有し、これらの工程の後で彫り込み部を形成するので、高精度ギャップを自由度の高いプロセスで形成することが可能になる。
【０１４７】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法によれば、ギャップの周囲を封止する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、振動板と電極とのギャップの内圧を製造途中で大気圧に戻す構成としたので、種々のバラツキを低減することができる。
【０１４８】
本発明に係るインクジェット記録装置によれば、インクジェットヘッドが本発明に係る液滴吐出ヘッドであるので、滴吐出特性やインク滴着弾位置精度が向上し、画像品質が向上する。また、本発明に係る画像形成装置、本発明に係る液滴吐出装置によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えているので、滴吐出特性やインク滴着弾位置精度が向上する。
【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振動板長辺方向の模式的断面説明図
【図２】同ヘッドの振動板短辺方向の模式的拡大断面説明図
【図３】同ヘッドのギャップ形状の説明に供する説明図
【図４】同実施形態のヘッドの製造工程の説明に供する説明図
【図５】図４の続きの説明に供する説明図
【図６】同実施形態の作用説明に供する比較形態の説明図
【図７】同じく同実施形態の作用説明に供する比較形態の他の例の説明図
【図８】同じく同実施形態の供する比較形態の更に他の例の説明図
【図９】本発明の第２実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板長辺方向の模式的断面説明図
【図１０】同ヘッドの振動板短辺方向の模式的拡大断面説明図
【図１１】同実施形態のヘッドの製造工程の説明に供する説明図
【図１２】図１１の続きの説明に供する説明図
【図１３】同実施形態の作用説明に供する比較形態の説明図
【図１４】同じく同実施形態の作用説明に供する比較形態の他の例の説明図
【図１５】第１実施形態と第２実施形態の比較説明に供する第１実施形態の説明図
【図１６】同じく第２実施形態の説明図
【図１７】第１実施形態の他の例の模式的断面説明図
【図１８】第２実施形態の他の例の模式的断面説明図
【図１９】本発明の第３実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板長辺方向の模式的断面説明図
【図２０】同ヘッドの振動板短辺方向の模式的拡大断面説明図
【図２１】同実施形態のヘッドの製造工程の説明に供する説明図
【図２２】図２１の続きの説明に供する説明図
【図２３】本発明の第４実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板長辺方向の模式的断面説明図
【図２４】同ヘッドの振動板短辺方向の模式的拡大断面説明図
【図２５】同実施形態のヘッドの製造工程の説明に供する説明図
【図２６】図２５の続きの説明に供する説明図
【図２７】各実施形態の作用説明に供する比較形態の例を示す振動板長手方向の模式的断面説明図
【図２８】同じく比較形態の他の例を示す振動板長手方向の模式的断面説明図
【図２９】本発明の第５実施形態に係るインクジェットヘッドの平面説明図
【図３０】図２９のＡ−Ａ線に沿う断面説明図
【図３１】本発明に係るインクジェット記録装置の機構部の概略斜視説明図
【図３２】同機構部の側面説明図
【符号の説明】
１…振動板基板、２…ベース基板、３…電極、４…ギャップスペーサ部、５…ノズル板、６…ノズル、７…液室、９…共通液室、１０…振動板、１１…酸化膜、１３…ギャップ、１４…彫り込み部、２３…ポリシリコン膜、５１…ポリシリコン膜、５２…酸化膜、５３…電極部、５５…高温酸化膜、７１…連通路、９４…ヘッド。
【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画像形成装置、液滴吐出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、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液滴吐出ヘッドの１つであるインクジェットヘッドとして、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室（インク流路、加圧室、吐出室、圧力室、加圧液室等とも称される。）と、この液室の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極を有し、振動板と電極との間に電圧を印加することで発生する静電力により振動板を変形させて、液室内の圧力／体積を変化させることによりノズルからインク滴を吐出させる静電型インクジェットヘッドがある。なお、振動板とこれに対向する電極とで構成される部分をマイクロアクチュエータといい、マイクロアクチュエータとしてはマイクロポンプなどにも用いられるが、ここではインクジェットヘッドに適用した例で説明する。
【０００３】
このような静電型インクジェットヘッドとしては、特開平６−７１８８２号公報に記載されているように、液室の壁面を形成する振動板と電極とを平行に配置し（これにより形成されるギャップを「平行ギャップ」と称する。）したものがある。
【０００４】
また、特開平９−３９２３５号公報に記載されているように、振動板と電極との間にギャップを設け、且つ、電極を階段状に配置することでギャップ寸法が段階的に変化するようにしたもの、或いは、特開平９−１９３３７５号公報に記載されているように振動板に対して電極を斜めに傾斜させて配置することで振動板と電極との間のギャップの断面形状が振動板側の面（辺）と電極側の面（辺）とで少なくとも一部が非平行になる（このようなギャップを「非平行ギャップ」と称する。）ようにしたものも知られている。
【０００５】
このような静電型インクジェットヘッド（マイクロアクチュエータも同様）においては、振動板と電極との間に形成されるギャップを高精度に形成しなければならないため、例えばシリコン基板に酸化膜を形成して、或いはパイレックスガラスなどの絶縁基板を用いて、酸化膜或いは絶縁基板に所定深さの電極形成用溝を彫り込み、この溝底面に所定厚さの電極を形成することにより、酸化膜或いは絶縁基板の溝以外の部分を振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部とすることで、振動板と電極との間に所定のギャップ長を得るようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の静電型インクジェットヘッドにあっては、平行ギャップを形成する場合でも、電極形成用溝深さのバラツキ（ギャップスペーサ部の高さのバラツキ）と、電極厚みのバラツキと、この電極表面に保護絶縁膜を形成する場合には絶縁膜の厚さのバラツキがあるために、ギャップ長（振動板面と電極面間の距離）にバラツキが生じるとともにギャップの微小化にも限界がある。
【０００７】
また、非平行ギャップを形成する場合、特にギャップ長０から始まる非平行ギャップを形成しようとする場合、シリコン基板に非平行ギャップ形状を有する彫り込み部を形成し、この彫り込み部に電極を形成しなければならないので、電極端部或いは電極表面に形成する保護絶縁膜端部がシリコン基板上面（ギャップスペーサ上面）からはみ出したり、シリコン基板上面より低くなるなどして、シリコン基板表面に段差や凹凸が生じる。
【０００８】
そのため、このまま振動板を設けた基板と接合することが困難になったり、或いは、接合できても、接合可能とするための研磨シロが大きくなってギャップ長のバラツキが大きくなってしまう。
【０００９】
このようにギャップ長にバラツキが生じると、インクジェット記録装置のインクジェットヘッドとして用いた場合、インク滴吐出体積やインク滴速度などの噴射特性にバラツキが生じたり、インク着弾位置がバラついたりして、画像品質が低下することになる。
【００１０】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ギャップの精度を向上した液滴吐出ヘッド及びその製造方法、画像品質を向上したインクジェット記録装置、画像形成装置、液滴吐出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【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は、液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、前記電極の表面に形成した保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、前記保護絶縁膜の彫り込み部で形成されるギャップは断面形状でギャップ長０となる傾斜面を有する構成とした。
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部が前記電極とその表面の前記保護絶縁膜からなる電極層と同じ積層膜で形成され、加えて、前記保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、前記保護絶縁膜の彫り込み部で形成されるギャップは断面形状でギャップ長０となる傾斜面を有する構成とした。
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、
前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、前記保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、加えて、前記電極及び保護絶縁膜の一部が前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部を兼ね、前記保護絶縁膜の彫り込み部で形成されるギャップは断面形状でギャップ長０となる傾斜面を有する構成とした。
【００１２】
ここで、前記電極を各個別の電極に分離し、前記保護絶縁膜にて前記電極間の分離領域を埋め、前記保護絶縁膜の表面を研磨した後、前記彫り込み部が形成されている構成とできる。また、前記ギャップスペーサ部表面は表面モホロジィ１ｎｍを越えない鏡面研磨がされている構成とできる。
【００１３】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、前記電極の表面に形成した保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、前記電極を各個別の電極に分離し、前記保護絶縁膜にて前記電極間の分離領域を埋め、前記保護絶縁膜の表面を研磨した後、前記彫り込み部が形成されている構成とした。
本発明にかかる液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部が前記電極とその表面の前記保護絶縁膜からなる電極層と同じ積層膜で形成され、加えて、前記保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、前記電極を各個別の電極に分離し、前記保護絶縁膜にて前記電極間の分離領域を埋め、前記保護絶縁膜の表面を研磨した後、前記彫り込み部が形成されている構成とした。
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、前記保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、加えて、前記電極及び保護絶縁膜の一部が前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部を兼ね、前記電極を各個別の電極に分離し、前記保護絶縁膜にて前記電極間の分離領域を埋め、前記保護絶縁膜の表面を研磨した後、前記彫り込み部が形成されている構成とした。
【００１４】
ここで、前記ギャップスペーサ部表面は表面モホロジィ１ｎｍを越えない鏡面研磨がされている構成とできる。
【００１５】
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記電極の表面を研磨した後に、前記電極に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成する構成とした。
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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ギャップを規定するギャップスペーサ部が前記電極と同じ層で形成され、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記電極の表面を研磨した後に、前記電極に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成する構成とした。
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記電極の一部が前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部を兼ね、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記電極の表面を研磨した後に、前記電極に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成する構成とした。
【００１６】
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記電極の表面に形成した保護絶縁膜の表面を研磨した後に、前記保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成する構成とした。
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部が前記電極とその表面の前記保護絶縁膜からなる電極層と同じ積層膜で形成され、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記電極の表面に形成した保護絶縁膜の表面を研磨した後に、前記保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成する構成とした。
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、前記電極及び保護絶縁膜の一部が前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部を兼ね、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記電極の表面に形成した保護絶縁膜の表面を研磨した後に、前記保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成する構成とした。
【００１７】
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記電極に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極に分割する構成とした。
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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ギャップを規定するギャップスペーサ部が前記電極と同じ層で形成され、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記電極に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極に分割する構成とした。
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記電極の一部が前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部を兼ね、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記電極に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極に分割する構成とした。
【００１８】
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記電極の表面に形成した保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極及び保護絶縁膜に分割する構成とした。
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部が前記電極とその表面の前記保護絶縁膜からなる電極層と同じ積層膜で形成され、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記保護絶縁膜の表面に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極及び保護絶縁膜に分割する構成とした。
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と、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、前記電極及び保護絶縁膜の一部が前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部を兼ね、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記保護絶縁膜の表面に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極及び保護絶縁膜に分割する構成とした。
【００２５】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、保護絶縁膜に彫り込み部を形成した液滴吐出ヘッドの製造方法であって、電極を各個別の電極に分離する工程と、保護絶縁膜にて電極間の分離領域を埋める工程と、保護絶縁膜の表面を研磨する工程を有し、これらの工程の後で彫り込み部を形成するものである。
【００２６】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、本発明に係るいずれかの液滴吐出ヘッドであって、前記振動板と電極との間のギャップ周囲が封止されている液滴吐出ヘッドを製造する液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記振動板と電極とのギャップの内圧を製造途中で大気圧に戻す構成とした。
【００２７】
本発明に係るインクジェット記録装置は、液滴を吐出するインクジェットヘッドが本発明に係る液滴吐出ヘッドのいずれかである構成としたものである。また、本発明に係る画像形成装置、液滴吐出装置は、本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えたものである。
【００３０】
【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。先ず、本発明の第１実施形態について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同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の模式的拡大断面説明図、図２は同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図である。
【００３１】
このインクジェットヘッドは、振動板基板１と、この振動板基板１の下側に配置した電極３及びギャップスペーサ部４を有するベース基板２と、振動板基板１の上面に接合したノズル板５とを備え、液滴であるインク滴を吐出するノズル６と、ノズル６に連通する液室７と、液室７に流体抵抗部８を介してインクを供給する共通液室９などを設けている。
【００３２】
振動板基板１には、液室７及びこの液室７の壁面（底面）となる振動板１０を形成する凹部と、流体抵抗部８を形成する溝及び共通液室９を形成する凹部を形成し、振動板１０の電極側表面には熱酸化膜１１を形成している。この振動板基板１は、例えば、シリコン基板を酸化膜を介して接合したＳＯＩ基板を用いて形成することができる。この場合、液室７となる凹部をＫＯＨ水溶液などのエッチング液を用いてエッチングすることにより、酸化膜層をエッチストップ層として振動板１０を高精度に形成できる。また、シリコン基板に高濃度Ｐ型不純物拡散層、例えばボロン拡散層を形成し、このボロン拡散層をエッチングストップ層としてエッチストップすることによっても振動板１０を高精度に形成することができる。
【００３３】
また、ベース基板２にはシリコン基板を用いて熱酸化法などにより熱酸化膜２ａを形成し、この酸化膜２ａ上に電極３及びギャップスペーサ部４を設けている。これらの電極３及びギャップスペーサ部４はいずれもポリシリコン層で形成し、電極３の振動板長手方向の一部はスペーサ部材４を兼ねている。この電極３には振動板１０との間に所定の断面形状のギャップ１３を形成する彫り込み部１４を形成している。この電極３と振動板１０とによって振動板１０を静電力で変形変位させるマイクロアクチュエータを構成している。
【００３４】
ここで、ギャップ１３は、図３にも模式的に示すように、その短手方向断面形状で変曲点１５を有し、また、その短手方向（短辺方向）両端部で接線をなして振動板１０（酸化膜１１）に接触する接触部位１６（実効的なギャップ長が「０」になる部位）を有している。すなわち、ギャップ１３は断面形状でギャップ長０となる傾斜面を有している。
【００３５】
この場合、同図に示すように、電極の一辺（ここでは短辺）をｘとし、この電極の一辺（短辺）ｘに沿った振動板と電極とのギャップ（実効的ギャップ）寸法をｙとし、定数をＡ、Ｌとしたとき、ギャップ１３の全域で、次の（１）式が成り立つ形状に、彫り込み部１４を形成している。
【００３６】
【数１】
この（１）式で表される形状はガウシャン形状と称される形状である。ギャップ１３の断面形状の電極側をガウシャン形状にすることが特に好ましいが、ギャップ１３の断面形状に変曲点１５を有する形状にすることで、ガウシャン形状そのものでなくとも、ガウシャン形状に近い形状にすることができる。また、ここでは、ギャップ１３の全域において上記（１）式が成り立つようにしているが、ギャップ１３の一部の領域において上記（１）式が成り立つ形状にしても略同様の作用効果が得られる。
【００３８】
また、ノズル板５は、金属層、或いは金属層と高分子層とを接合した積層部材、樹脂部材、ニッケル電鋳などでノズル６を形成したものであり、ノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、インクとの撥水性を確保するため、メッキ被膜、あるいは撥水剤コーティングなどの周知の方法で撥水膜を形成している。また、このノズル板５には共通液室９に外部からインクを供給するためのインク供給口１８を形成している。
【００３９】
ここで、振動板基板１とベース基板２（より具体的にはギャップスペーサ部４）とはシリコンの直接接合（ＤＢ：Silicon Direct-Bonding）で接合している。
【００４０】
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１０を共通電極とし、電極３を個別電極として、振動板１０と電極３との間に駆動電圧を印加することによって、振動板１０と電極３との間に発生する静電力によって振動板１０が電極３側に変形変位し、この状態から振動板１０と電極３間の電荷を放電させることによって振動板１０が復帰変形して、液室７の内容積（体積）／圧力が変化することによって、ノズル６からインク滴が吐出される。
【００４１】
すなわち、個別電極とする電極３にパルス電圧を印加すると、共通電極となる振動板１０との間に電位差が生じて、個別電極３と振動板１０の間に静電力が生じる。この結果、振動板１０は印加した電圧の大きさに応じて変位する。その後、印加したパルス電圧を立ち下げることで、振動板１０の変位が復元して、その復元力により液室７内の圧力が高くなり、ノズル６からインク滴が吐出される。
【００４２】
この場合、振動板１０に作用する静電力は振動板と電極との間のギャップ長が短いほど大きくなるので、ギャップ長「０」の部分（図３の接触部位１６の部分）から振動板１０の変形が開始されて、変形に従ってギャップ長が短くなるので、低電圧で振動板１０を変形変位させることができ、低電圧駆動化を図ることができる。
【００４３】
そして、振動板１０と電極３との間のギャップ１３は電極３そのものに形成した彫り込み部１４によって形成しているので、高精度の非平行ギャップを容易に形成することができる。
【００４４】
ここで、非平行ギャップは、平行ギャップに比較して低電圧化に極めて有利であるということが分かっている。この場合、傾斜の角度にも依存するのであるが、傾斜が緩やかな場合には、振動板１０は電極３にゼロギャップ側から滑らかに当接（電極３に接触）して変位するため、低電圧化の効果だけでなく、液室７中の圧力変動を減らし、ノズル６近傍のメニスカス振動を低減させる。したがって、噴射するインク液滴量やインク噴射速度のバラツキ、制御性がよく、強いては紙面へのインク転写位置精度も向上して、品質の高い印刷が可能となる。なお、この例では、ガウシアン分布形状のギャップ１３としている。このガウシアン形状は、振動板の変形形状に合致させたものであり、緩やかな傾斜に比べて滑らかな当接という観点では劣るものの低電圧化に最も効果があることをシミュレーション及び実験により確認している。
【００４５】
次に、この第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４及び図５を参照して説明する。
先ず、図４（ａ）に示すように、個別電極支持用のベース基板となるシリコン基体（シリコンウエハを用いる。）２１上に基体２１と個別電極となる電極３との間の絶縁を図るためのベース酸化膜２１ａを形成する。ここでは、膜厚０．５〜２．０μｍ程度の熱酸化膜を形成したが、酸化膜種はこれに限定されるものではない。
【００４６】
次に、同図（ｂ）に示すように、シリコン基体２１の酸化膜２１a上にポリシリコン膜（ポリシリコン層）２３を形成する。ここでは、このポリシリコン膜２３への低抵抗化用の不純物導入としてリンをイオン注入して熱拡散した。
【００４７】
なお、ポリシリコン膜への低抵抗化用の不純物導入は、リンをイオン注入して熱拡散する方法に限るものではなく、一般に知られている公知技術を用いても良いが、注入による方法を用いることがポリシリコン表面のマイクロラフネスが最も小さくなるので好ましい。また、成膜中に不純物を導入する通称ドープドポリシリコンも比較的表面性は良いが、静電ギャップの彫り込み深さに準じて、膜厚を厚くする場合には表面性が低下することを確認している。また、拡散源を用いたデポ拡散による方法ではポリシリコンの結晶成長が著しく表面ラフネスが大きくなることも確認している。
【００４８】
その後、ポリシリコン膜２３の表面を鏡面研磨する。この工程は表面のモホロジーを改善して、シリコン基体２１と後述する振動板基板とるシリコン基体３１を容易に直接接合するためである。この工程は表面のモホロジィを改善するのが目的であり、極力少ない研磨がよいが、研磨面のマイクロラフネスが表面モホロジィ１ｎｍ程度以下になるまで研磨する必要があり、実施の範囲では、０．００５〜０．２μｍ程度の研磨量によって所望の研磨面を得ている。
【００４９】
ここで、研磨量はポリシリコンのモホロジィによって適宜決められるもので上記研磨量の範囲に限るものではない。ポリシリコン層（膜）のモホロジィはポリシリコン形成方法(成膜方法、低抵抗化用の不純物導入方法、不純物活性化方法など)や膜厚によって異なるため、それ応じて適宜研磨量の設定が必要であるが、上記の範囲で研磨量がバラツクというものではない。
【００５０】
この研磨工程を行わない場合には直接接合時の接合強度が極端に弱くなり、接合面に発生するボイドも多くなって、ひどいときには全く接合しない場合もある。半導体ＬＳＩ等の作製に使用するＳＯＩ基板の形成には、通常０．３ｎｍ程度以下のモホロジィが必要とされているが、本発明の場合、後工程において剥がれが発生しない程度の接合強度が得られればよく、実験によれば、表面モホロジィ１ｎｍを越えない範囲であれば接合が可能であることを確認している。
【００５１】
次に、同図（ｃ）に示すように、ポリシリコン膜２３の表面側に静電ギャップ１３を形成する彫り込み部１４を形成する。この彫り込み部１４は、ギャップ１３が断面形状で少なくとも１つの端部側が垂直段差のない滑らかな傾斜面を持つ非平行ギャップ（ここでは、少なくとも１つの端部側がギャップ０から始まる非平行ギャップ）形状になるようにしている。具体的には、前述したように、ガウシアン分布形状のギャップ１３になるように彫り込み部１４を形成している。
【００５２】
このような彫り込み形状の形成は、所望の彫り込み深さに対応したグラデーションパターンを有するマスクを作製し、このマスクを用いて所望の彫り込み深さに対応したレジストパターンを形成し、このレジストパターンをドライエッチング技術を用いてポリシリコン膜２３に転写すればよい。この場合、レジストのエッチングレートをポリシリコンのエッチングレートより通常高く設定するが、エッチングレート比に単純に比例して転写されるわけではないので、そのつど所望形状に見合ったレジスト形状、エッチング条件の整合を行う。
【００５３】
次に、同図（ｄ）に示すように、ポリシリコン膜２３上にレジストを塗布或いはラミネートして写真製版技術を用いて所要の開口を有するマスクパターンを形成し、エッチングによってポリシリコン膜２３をエッチングして、ポリシリコン膜２３を個別の電極３とギャップスペーサ部４とに分離分割して、電極３とギャップスペーサ部４を酸化膜２ａ上に設けたベース基板２を得る。なお、酸化膜２ａはベース酸化膜２１ａ、ベース基板２はシリコン基体２１からなるものである。
【００５４】
このようにギャップスペーサ部４を電極３と同じ材料（ここでは同一層）で形成することにより、僅かな表面ポリッシングを加えることにより直接接合が可能となる。また、ギャップ形状、深さも制御性よく均一に作製することができるため、滑らかな当接が可能なゼロギャップを有する非平行ギャップの彫り込みも容易に行うことができる。
【００５５】
その後、図５（ａ）に示すように、振動板基板１となるシリコン基体３１を個別電極保持のベース基板２（より具体的にはギャップスペーサ部４)上にシリコン直接接合で接合する。ここでは、ポリシリコン膜２３からなる電極３上に絶縁膜形成していないため、振動板１０と電極３との間を絶縁するため、接合前に予めシリコン基体３１の接合面側に熱酸化膜１１を形成している。シリコン基体同士の接合（シリコン直接接合）の場合には、接合を容易にするためにも少なくとも一方の接合面に酸化膜があることが好ましい。
【００５６】
次に、同図（ｂ）に示すように、シリコン基体３１に液室７等の流路パターン用の凹部３２を彫り込み、液室７及び振動板１０などを形成して振動板基板１を得る。ここでは、シリコン基体３１として結晶面方位（１１０）のシリコン基板を用いて、１０wt％〜３０wt％程度のＫＯＨ液にて異方性エッチングをしている。異方性エッチングの際のマスクは、減圧ＣＶＤ或いはプラズマＣＶＤによる窒化膜、或いは酸化膜と前記窒化膜の積層膜をパターニングして用いている。
【００５７】
その後、同図（ｃ）に示すように、ノズル板５を振動板基板１上に接合して、所望のインクジェットヘッドを得る。
【００５８】
ここで、上述したように、ギャップスペーサ部４を電極３と同一層（ポリシリコン膜）で形成することにより、ギャップ形状、深さを制御性よく均一に作製することができるため、滑らかな当接が可能なゼロギャップ非平行形状を容易に形成することができるが、ギャップスペーサ部４と電極とが異なる層になっている場合には、少なからず正負の段差が発生する。
【００５９】
第６図及び図７は、いずれも、上記を説明する例として示したものであり、シリコン基体４１に非平行ギャップ形状を形成するための凹部４２を彫り込み、このシリコン基体４１の全面に熱酸化膜４３を形成して、この熱酸化膜４３上に電極４４を形成し、熱酸化膜４３の凸部をギャップスペーサ部４５とし、電極４４の表面に保護絶縁膜４６を形成した例であるが、この場合、図６に示すように保護絶縁膜４６がギャップスペーサ部４５より低くなったり、図７に示すように保護絶縁膜４６がギャップスペーサ部４５より高くなったりするなど、凹凸や段差が生じる。
【００６０】
この場合、ＣＭＰ（Ｃhemical-Ｍechanical-Ｐolishing）等の手法を用いた研磨工程を行うことで、段差は幾分低減できるが、直接接合が可能になるまで研磨をするには、かなりの削りシロが必要となる。この削りシロが多い場合にはギャップのバラツキが大きくなり、事実上静電ギャップの形成が困難になる。本実施形態のように、ギャップスペーサ部４を電極３と同一層で形成したときには、僅かなポリッシングを加えることによって、直接接合可能な接合面を得ることができる。
【００６１】
また、彫り込み部１４を形成する工程が、表面研磨工程後になされている場合は、表面研磨工程前になされている場合に比べ、静電実効ギャップのバラツキが小さく、ギャップ制御性が高くなる。すなわち、上述したように、彫り込みを研磨後に行った場合には、研磨量のバラツキが静電実効ギャップのバラツキに全く影響しないが、表面研磨工程前に彫り込みを行った場合には研磨量のバラツキが、そのままエアーギャップ、強いては静電実効ギャップのバラツキとなって現れる。したがって、ポリシリコン膜の表面研磨後にギャップ形成用の彫り込み部形成を行うことが好ましい。
【００６２】
また、上述したように本実施形態の例では、振動板１０と電極３との間に必要な絶縁層として、振動板側に酸化膜１１を形成している。これに対し図８は、表面研磨、彫り込み形成後にポリシリコン膜２３表面に酸化膜１１を形成した場合を示している。この構成の場合、個別電極３の絶縁性及び保護をより確実に行なうことができる。一方、研磨後に保護絶縁膜１１を形成するため、少なからず表面ラフネスが大きくなり、直接接合にとって好ましくない。
【００６３】
一長一短はあるが、この例の場合、酸化膜１１の形成をポリシリコンの酸化により行なう場合において、直接接合を可能にすることができる場合がある。ポリシリコン（多結晶シリコン）の酸化では、シリコン結晶（シリコン基板）のそれとは異なり、その熱履歴で再結晶化（グレイン成長）が起こることにより、或いは、多結晶粒表面と粒界とで酸化レートが異なることにより、表面性が低下することが問題である。しかし、予め十分な熱履歴が加えられ十分なグレイン成長が施されたあとに研磨を行なった場合、及び／又は、酸化膜１１の厚さを薄く形成する場合においては、直接接合に大きな影響を与えないことを実験により確認している。但し、酸化膜１１を高温酸化膜をはじめとして、ＣＶＤやスパッタなどによるデポ（deposition：蒸着）膜で形成すると、所望の表面性が得られず良好な直接接合は得られない。
【００６４】
また、上述したように、非平行ギャップとなる彫り込み部１４を形成する工程をポリシリコン膜２３を個々の電極３に分離分割する工程前に行った場合は、個々の電極に分離分割する工程後に彫り込み部を形成する場合に比べて、非平行形状の制御が容易になる。これは、非平行形状の彫り込みが、レジストのグラデーションパターンに大きく依存するためである。すなわち、電極分離を行った後では、その分離領域の影響により、レジストが均一にコーティングできず、レジストのグラデーションパターンがバラツクためである。
【００６５】
次に、本発明の第２実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。なお、図９は同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の模式的拡大断面説明図、図１０は同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図である。
【００６６】
このインクジェットヘッドは、電極であるポリシリコン膜（ポリシリコン層）５１の表面に電極保護（電極の保護、及び振動板と電極間の絶縁）用の保護絶縁膜である酸化膜５２を積層成膜して電極部５３を形成し、この電極部５３の酸化膜５２に彫り込み部１４を形成している。同様に、ギャップスペーサ部５４も電極部５３と同じ材料であるポリシリコン膜５１と酸化膜５２との積層構造で形成している。また、振動板基板１の振動板１０の電極側表面には酸化膜１１を形成していない。その他の構成は、前記第１実施形態と同様である。ここで、上記電極は、ポリシリコンのみならず、タングステンシリサイド、あるいはチタンシリサイド、或いはそれらの積層膜であってもよい。
【００６７】
ここで、酸化膜５２としては、ポリシリコンを熱酸化して得られるポリシリコン酸化膜、或いは、高温の熱ＣＶＤで形成される高温酸化膜(ＨＴＯ：High-Temperature-Oxide)を用いることが好ましい。この他、保護絶縁膜としては、例えば、ＬＰ−ＣＶＤ窒化膜、プラズマ酸化膜、プラズマ窒化膜、スパッタ系絶縁膜、或いはそれらの積層膜等があるが、これらの絶縁膜では膜中の電子トラップレベルが多く、電気的劣化が早いという欠点がある。この場合、この電気的劣化を緩和するために膜厚を厚くする手段がとられるが、静電実効ギャップが増加するため駆動電圧が高くなってしまう。
【００６８】
このように高温酸化膜やポリシリコン酸化膜を保護膜５２として用いる場合には、この保護膜５２にギャップ１３の彫り込み部１４を形成しても、低電圧化を損なうことなく高精度のギャップをプロセス歩留まり良く形成することができる。
【００６９】
次に、この第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１１及び図１２を参照して説明する。
先ず、図１１（ａ）に示すように、個別電極支持用のベース基板となるシリコン基体（シリコンウエハを用いる。）２１上に基体２１と個別電極となる電極３との間の絶縁を図るためのベース酸化膜２１ａを形成する。ここでは、膜厚０．５〜２．０μｍ程度の熱酸化膜を形成したが、膜種及び製法はこれに限定されるものではない。また、上記膜厚は電極間の容量カップリングを減らすため、比較的厚い方が好ましいが、各ビットの静電容量や抵抗、これを駆動するドライバー容量、電圧で適宜設定されるもので、これに限るものではない。
【００７０】
次に、同図（ｂ）に示すように、シリコン基体２１の酸化膜２１a上にポリシリコン膜（ポリシリコン層）５１を形成する。ここでは、このポリシリコン膜５１への低抵抗化用の不純物導入としてリンをイオン注入して熱拡散したが、これに限るものではない。ただし、注入法はポリシリコン表面のマイクロラフネスが最も小さいので、酸化膜５２をポリシリコン酸化膜で形成する場合には注入法によることが好ましい。
【００７１】
その後、このポリシリコン膜５１上に酸化膜５２を形成する。この酸化膜５２は前述したようにポリシリコン酸化膜或いは高温酸化膜が好ましい。次いで、この酸化膜５２の表面を鏡面研磨する。この工程は表面のモホロジィを改善して、シリコン基体２１と後述する振動板基板とるシリコン基体３１を容易に直接接合するためである。この工程は表面のモホロジーを改善するのが目的であり、極力少ない研磨がよいが、研磨面のマイクロラフネスが１ｎｍ程度以下になるまで研磨する必要があり、ここでは、０．００５〜０．２μｍ程度の研磨量によって所望の研磨面を得ている。ここで、研磨量は酸化膜表面のモホロジィによって適宜決められるもので上記研磨量の範囲に限るものではない。酸化膜表面のモホロジィはその成膜方法や膜厚によって異なるため、それ応じて適宜研磨量の設定が必要であり、また、上記の範囲で研磨量がバラツクというものでもない。
【００７２】
ここでも、酸化膜５２の研磨工程を行わない場合には直接接合時の接合強度が極端に弱くなり、接合面に発生するボイドも多くなって、ひどいときには全く接合しない場合もある。本発明の場合、後工程において剥がれが発生しない程度での接合強度が得られればよく、実験によれば、表面モホロジィ１ｎｍを越えない範囲であれば接合が可能であることを確認している。
【００７３】
次に、同図（ｃ）に示すように、電極部に対応する酸化膜５２の表面側に静電ギャップ１３を形成する彫り込み部１４を形成する。この彫り込み部１４は、ギャップ１３が断面形状で少なくとも１つの端部側が垂直段差のない滑らかな傾斜面を持つ非平行ギャップ（ここでは、少なくとも１つの端部側がギャップ０から始まる非平行ギャップ）形状になるようにしている。具体的には、前述したように、ガウシアン分布形状のギャップ１３になるように彫り込み部１４を形成している。
【００７４】
このような酸化膜５２への彫り込み形状の形成は、電極３への彫り込みを行った第１実施形態と同様に、所望の彫り込み深さに対応したグラデーションパターンを有するマスクを作製し、このマスクを用いて所望の彫り込み深さに対応したレジストパターンを形成し、このレジストパターンをドライエッチング技術を用いて酸化膜５２に転写すればよい。この場合、レジストのエッチングレートを酸化膜５２のエッチングレートより通常高く設定するが、エッチングレート比に単純に比例して転写されるわけではないので、そのつど所望形状に見合ったレジスト形状、エッチング条件の整合を行う。
【００７５】
次に、同図（ｄ）に示すように、酸化膜５２上にレジストを塗布或いはラミネートして写真製版技術を用いて所要の開口を有するマスクパターンを形成し、エッチングによって酸化膜５２及びポリシリコン膜５１をエッチングして、ポリシリコン膜５１からなる電極表面上に酸化膜５２を形成した電極部５３とギャップスペーサ部５４とに分離分割して、同じ層構造の電極部５３とギャップスペーサ部５４を設けたベース基板２を得る。
【００７６】
このようにギャップスペーサ部５４を電極及びその保護絶縁膜（電極部５３）と同じ材料（ここでは同一層構造）で形成することにより、僅かな表面ポリッシングを加えることにより直接接合が可能となる。また、ギャップ形状、深さも制御性よく均一に作製することができるため、滑らかな当接が可能なゼロギャップを有する非平行ギャップの彫り込みも容易に行うことができる。
【００７７】
その後、図１２（ａ）に示すように、振動板基板１となるシリコン基体３１を個別電極保持のベース基板２（より具体的にはギャップスペーサ部５４)上にシリコン直接接合で接合する。ここでは、電極部５３に保護絶縁膜である酸化膜５２を形成しているので、振動板１０側には酸化膜を形成していないが、電極保護膜となる保護絶縁膜の劣化を防止するために僅かでも酸化膜でも形成することが好ましい。
【００７８】
次に、同図（ｂ）に示すように、シリコン基体３１に液室７等の流路パターン用の凹部３２を彫り込み、液室７及び振動板１０などを形成して振動板基板１を得る。ここでは、シリコン基体３１として結晶面方位（１１０）のシリコン基板を用いて、１０wt％〜３０wt％程度のＫＯＨ液にて異方性エッチングをしている。異方性エッチングの際のマスクは、減圧ＣＶＤ或いはプラズマＣＶＤによる窒化膜、或いは酸化膜と前記窒化膜の積層膜をパターニングして用いている。
【００７９】
その後、同図（ｃ）に示すように、ノズル板５を振動板基板１上に接合して、所望のインクジェットヘッドを得る。
【００８０】
ここで、上述したように、ギャップスペーサ部５４を電極部５３（電極＋保護絶縁膜）と同一層構造で形成することにより、ギャップ形状、深さを制御性よく均一に作製することができるため、滑らかな当接が可能なゼロギャップ非平行形状を容易に形成することができるが、ギャップスペーサ部５４が電極部と異なる層構造になっている場合には、少なからず正負の段差が発生する。
【００８１】
第１３図及び図１４は、いずれも、上記を説明するものであり、シリコン基体４１の表面に酸化膜４３を形成し、この酸化膜４３に非平行ギャップ形状を形成するための凹部４２を彫り込み、この酸化膜４３の凹部４２底面に電極４４を形成し、酸化膜４３の上面をギャップスペーサ部４５とし、電極４４の表面に保護絶縁膜４６を形成した例であるが、この場合、図１３に示すように保護絶縁膜４６がギャップスペーサ部４５より低くなったり、図１４に示すように保護絶縁膜４６がギャップスペーサ部４５より高くなったりするなど、凹凸や段差が生じる。
【００８２】
この場合、ＣＭＰ（Ｃhemical-Ｍechanical-Ｐolishing）等の手法を用いた研磨工程を行うことで、段差は幾分低減できるが、直接接合が可能になるまで研磨をするには、かなりの削りシロが必要となる。この削りシロが多い場合にはギャップのバラツキが大きくなり、事実上静電ギャップの形成が困難になる。本実施形態のように、ギャップスペーサ部５４を電極部と同一層構造で形成したときには、僅かなポリッシングを加えることによって、直接接合可能な接合面を得ることができる。
【００８３】
また、彫り込み部１４を酸化膜５２に形成する工程を表面研磨工程後に行った場合は、表面研磨工程前になされている場合に比べ、静電実効ギャップのバラツキが小さく、ギャップ制御性が高くなる。すなわち、上述したように、彫り込みを研磨後に行った場合には、研磨量のバラツキが酸化膜５２のバラツキとなり、表面研磨工程前に彫り込みを行った場合には研磨量のバラツキが、そのままエアーギャップのバラツキとなって現れる。酸化膜の誘電率（比誘電率：３．８）が空気（比誘電率：１）の約４倍であるため、表面研磨工程後に行った方がバラツキを１／４に軽減できる。
【００８４】
さらに、上述したように、非平行ギャップとなる彫り込み部１４を形成する工程は、ポリシリコン膜５１及び酸化膜５２を個々の電極部に分離分割する工程前に行った場合は、個々の電極部に分離分割する工程後に彫り込み部を形成する場合に比べて、非平行形状の制御が容易になる。これは、非平行形状の彫り込みが、レジストのグラデーションパターンに大きく依存するためである。すなわち、電極分離を行った後では、その分離領域の影響により、レジストが均一にコーティングできず、レジストのグラデーションパターンがバラツクためである。
【００８５】
ここで、前記第１実施形態と第２実施形態の差異について図１５及び図１６を参照して説明する。なお、図１５（ａ）は第１実施形態の振動板短手方向での要部説明断面図、同（ｂ）は（ａ）の要部拡大図、図１６（ａ）は第２実施形態の振動板短手方向での要部断面説明図、同（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
まず、低電圧化の観点からみると、第１実施形態の方が電極３の非平行部分に第２実施形態のような酸化膜５２がなく、酸化膜１１は酸化膜５２より薄いので有利である。すなわち、図１５及び図１６の点線はそれぞれの場合の静電実効ギャップ１３´を模式的に示している。この静電実効ギャップ１３´を比較すると分かるように、第１実施形態の場合は、非平行エアギャップと酸化膜（絶縁膜）１１の合成容量として換算されるものが静電実効ギャップとなるのに対し、第２実施形態の場合には非平行エアギャップと凹形状の保護絶縁膜５２の合成容量として換算されるものが静電実効ギャップとなる。なお、図１５及び図１６において、ａ：ｂ及びａ´：ｂ´は４：１である。
【００８６】
一方、ギャップ形状、深さの制御性の観点からみると、第２実施形態の方が有利である。これは、グラデーションパターニングにおけるドライエッチングの制御性が、シリコンやポリシリコンの場合より酸化膜の場合の方が良いためである。加えて、酸化膜の方が研磨時のエッチングレートを低く設定できるため研磨量制御性も酸化膜の方が若干優れていると言える。
【００８７】
次に、前記第１実施形態と第２実施形態の他のギャップ形状の例について図１７及び図１８を参照して説明する。なお、図１７は第１実施形態の振動板短手方向での要部説明断面図、図１８は第２実施形態の振動板短手方向での要部断面説明図である。
これらの例は、いずれもギャップ１３を形成する彫り込み部１４の底面形状を直線的な片傾斜形状としたものである。すなわち、前述したガウシアン形状は低電圧化に最も効果的であると考えられるが、なめらかな当接（振動板１０が変形して電極３又は電極３表面の保護絶縁膜に接触する状態）にはならない。これに対して、直線的な片傾斜形状の例ではなめらかな当接変位が得られる。
【００８８】
次に、本発明の第３実施形態について図１９及び図２０を参照して説明する。なお、図１９は同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の模式的拡大断面説明図、図２０は同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図である。
【００８９】
このインクジェットヘッドは、上記第２実施形態と同様に電極部５３を電極となるポリシリコン膜５１と電極保護（振動板と電極間の絶縁）用の保護絶縁膜である酸化膜５２との積層部材で形成し、この酸化膜５２に彫り込み部１４を形成している。同様に、ギャップスペーサ部５４もポリシリコン膜５１と酸化膜５２との積層部材で形成している。
【００９０】
そして、電極部５３の幅を彫り込み部１４の幅より広くすることで、電極部５３の一部（彫り込み部１４より外側の部分＝図１９に破線で区切る部分）がギャップスペーサ部５４を兼ねるようにしている。その他の構成は、前記第２実施形態と同様である。
【００９１】
ここで、酸化膜５２としては、ポリシリコンを熱酸化して得られるポリシリコン酸化膜、或いは、高温の熱ＣＶＤで形成される高温酸化膜(ＨＴＯ：High-Temperature-Oxide)を用いることが好ましい。この他、保護絶縁膜としては、例えば、ＬＰ−ＣＶＤ窒化膜、プラズマ酸化膜、プラズマ窒化膜、スパッタ系絶縁膜、或いはそれらの積層膜等があるが、これらの絶縁膜では膜中の電子トラップレベルが多く、電気的劣化が早いという欠点がある。この場合、この電気的劣化を緩和するために膜厚を厚くする手段がとられるが、静電実効ギャップが増加するため駆動電圧が高くなってしまう。
【００９２】
このように電極部５３の一部がギャップスペーサ部５４を兼ねる、つまり、換言すれば、電極及び保護絶縁膜と一体にギャップスペーサ部を形成することにより、よりギャップの制御性が良くなり、プロセス歩留まりも高くなる。
【００９３】
次に、この第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２１及び図２２を参照して説明する。
先ず、図２１（ａ）〜（ｃ）に示すように、前記第２実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程と同様にして、個別電極支持用のベース基板となるシリコン基体（シリコンウエハを用いる。）２１上に基体２１と個別電極（ここでは、ポリシリコン膜５１からなる）との間の絶縁を図るためのベース酸化膜２１ａを形成し、酸化膜２１a上にポリシリコン膜（ポリシリコン層）５１を形成し、このポリシリコン膜５１上に保護絶縁膜としての酸化膜５２を形成する。この酸化膜５２は前述したようにポリシリコン酸化膜或いは高温酸化膜が好ましい。次いで、この酸化膜５２の表面を鏡面研磨した後、酸化膜５２の表面側にガウシアン分布形状のギャップ１３を形成する彫り込み部１４を形成する。
【００９４】
次に、同図（ｄ）に示すように、酸化膜５２上にレジストを塗布或いはラミネートして写真製版技術を用いて所要の開口を有するマスクパターンを形成する。この場合、電極部５３にギャップスペーサ部５４が一体形成されるように、前記第２実施形態の場合のマスクパターンと比べると、電極部５３を形成するためのマスク部分は幅広になる。そこで、このマスクパターンを用いて、エッチングによって酸化膜５２及びポリシリコン膜５１をエッチングして、ポリシリコン膜５１及び酸化膜５２からなる個別のギャップスペーサ部５４を一体に含む電極５３とギャップスペーサ部５４とに分離分割して、電極部５３及びギャップスペーサ部５４を設けたベース基板２を得る。
【００９５】
このようにギャップスペーサ部５４を電極部５３と同じ材料（ここでは同一層構造）で形成することにより、僅かな表面ポリッシングを加えることにより直接接合が可能となる。また、ギャップ形状、深さも制御性よく均一に作製することができるため、滑らかな当接が可能なゼロギャップを有する非平行ギャップの彫り込みも容易に行うことができる。
【００９６】
その後、図２２（ａ）に示すように、振動板基板１となるシリコン基体３１を個別電極保持のシリコン基体２（より具体的にはギャップスペーサ部５４)上にシリコン直接接合で接合する。ここでも、電極部５３に保護絶縁膜である酸化膜５２を形成しているので、振動板１０側には酸化膜を形成していないが、電極保護膜となる保護絶縁膜の劣化を防止するために僅かでも酸化膜でも形成することが好ましい。
【００９７】
次に、同図（ｂ）に示すように、シリコン基体３１に液室７等の流路パターン用の凹部３２を彫り込み、液室７及び振動板１０などを形成して振動板基板１を得る。ここでは、シリコン基体３１として結晶面方位（１１０）のシリコン基板を用いて、１０wt％〜３０wt％程度のＫＯＨ液にて異方性エッチングをしている。異方性エッチングの際のマスクは、減圧ＣＶＤ或いはプラズマＣＶＤによる窒化膜、或いは酸化膜と前記窒化膜の積層膜をパターニングして用いている。
【００９８】
その後、同図（ｃ）に示すように、ノズル板５を振動板基板１上に接合して、所望のインクジェットヘッドを得る。
【００９９】
ここで、上述したように、ギャップスペーサ部５４を電極部５３と同一層構成で形成することにより、ギャップ形状、深さを制御性よく均一に作製することができるため、滑らかな当接が可能なゼロギャップ非平行形状を容易に形成することができることは前述したと同様である。また、電極部５３の一部がギャップスペーサ部５４を兼ねることでより高精度のギャップを制御を行うことができる。なお、その他の作用効果については、前記第２実施形態と同様である。
【０１００】
次に、本発明の第４実施形態について図２３及び図２４を参照して説明する。なお、図２３は同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の模式的拡大断面説明図、図２４は同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図である。
【０１０１】
このインクジェットヘッドにおいても、電極部５３を電極となるポリシリコン膜５１と電極保護（電極の保護、及び振動板と電極間の絶縁）用の保護絶縁膜である高温の熱ＣＶＤで形成される高温酸化膜(ＨＴＯ：High-Temperature-Oxide)５５との積層構造とし、高温酸化膜５５の振動板１０と対向する部分に彫り込み部１４を形成している。そして、彫り込み部１４以外の部分はギャップスペーサ部５４としている。ここで、上記電極５１は、ポリシリコンのみならず、タングステンシリサイド、あるいはチタンシリサイド、或いはそれらの積層膜であってもよい。
【０１０２】
ここで、高温酸化膜５５はポリシリコン膜５１間の分離部分５６にも形成することで、電極となるポリシリコン膜５１の側面に保護絶縁膜である高温酸化膜５５を形成し、しかも、高温酸化膜５５はポリシリコン膜５１間の分離部分に埋め込んだ構造としている。その他の構成は前記第３実施形態と同様である。
【０１０３】
なお、電極となるポリシリコン膜５１の側面にも保護絶縁膜を形成するだけであれば前述したポリシリコン酸化膜などを形成することもできるが、ここでは、ポリシリコン膜５１間の分離部分５６に保護絶縁膜を埋め込むために高温の熱ＣＶＤで形成される高温酸化膜(ＨＴＯ膜）を用いている。電極分離間隔（電極分離溝の幅）をＨＴＯ膜の膜厚の２倍以下、或いは、ＨＴＯ膜の膜厚を電極分離間隔の１／２以上にすることでＨＴＯ膜を電極分離溝（分離部分５６）に埋め込むことが可能になる。
【０１０４】
このように電極側面まで酸化膜（保護絶縁膜）で保護するこよにより、デバイスの信頼性が向上する。また、個別の電極間の分離溝（分離部分）に高温酸化膜を埋め込むことで、研磨と合わせて完全な電極埋め込みが可能になり、電極個別化後に研磨工程やグラデーションギャップの形成が可能になるなどプロセス自由度が向上する。
【０１０５】
次に、この第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２５及び図２６を参照して説明する。
先ず、図２５（ａ）に示すように、個別電極支持用のベース基板となるシリコン基体（シリコンウエハを用いる。）２１上に基体２１と個別電極となるポリシリコン膜５１との間の絶縁を図るためのベース酸化膜２１ａを形成する。ここでは、膜厚０．５〜２．０μｍ程度の熱酸化膜を形成したが、膜種やその製法はこれに限定されるものではない。
【０１０６】
次に、同図（ｂ）に示すように、シリコン基体２１の酸化膜２１a上にポリシリコン膜（ポリシリコン層）５１を形成する。ここでは、このポリシリコン膜５１への低抵抗化用の不純物導入としてリンをイオン注入して熱拡散した。その後、ポリシリコン膜５１上にレジストを塗布或いはラミネートして写真製版技術を用いて所要の開口を有するマスクパターンを形成し、エッチングによってポリシリコン膜５１をエッチングして、電極及びギャップスペーサ部となるポリシリコン膜５１の部分に分割する。
【０１０７】
次いで、同図（ｃ）に示すように、分割したポリシリコン膜５１上に分離部分５６を含めて高温酸化膜（ＨＴＯ膜）５５を形成する。そして、この高温酸化膜５５の表面を鏡面研磨する。この工程は表面のモホロジーを改善して、シリコン基体２１と後述する振動板基板となるシリコン基体３１を容易に直接接合するためである。この工程は表面のモホロジーを改善するのが目的であり、極力少ない研磨がよいが、研磨面のマイクロラフネスが１ｎｍ程度以下になるまで研磨する必要があり、ここでは、０．００５〜０．５μｍ程度の研磨量によって所望の研磨面を得ている。ここで、研磨量は酸化膜表面のモホロジィによって適宜決められるもので上記研磨量の範囲に限るものではない。酸化膜表面のモホロジィはその成膜方法や膜厚によって異なるため、それ応じて適宜研磨量の設定が必要であり、また、上記の範囲で研磨量がバラツクというものでもない。加えて、本実施の形態では、電極分離部５６部分を高温酸化膜５５で埋め込み、その表面を完全に平坦化することを目的としているため、高温酸化膜５５の膜厚及び研磨量は第２および第３実施形態のそれと比べて大きくなっている。
【０１０８】
次に、同図（ｄ）に示すように、高温酸化膜５５の表面側に静電ギャップ１３を形成する彫り込み部１４を形成して、ベース基板２を得る。この彫り込み部１４は、ギャップ１３が断面形状で少なくとも１つの端部側が垂直段差のない滑らかな傾斜面を持つ非平行ギャップ（ここでは、少なくとも１つの端部側がギャップ０から始まる非平行ギャップ）形状になるようにしている。本実施形態では、ガウシアン分布形状のギャップ１３になるように彫り込み部１４を形成している。
【０１０９】
このようにギャップスペーサ部５４を電極部５３と同じ材料（ここでは同一層構造）で形成することにより、僅かな表面ポリッシングを加えることにより直接接合が可能となる。また、ギャップ形状、深さも制御性よく均一に作製することができるため、滑らかな当接が可能なゼロギャップを有する非平行ギャップの彫り込みも容易に行うことができる。但し、上記のように電極分離部５６を高温酸化膜５５で埋め込んで完全な平坦化を行う場合には、研磨量を若干増やす必要がある。研磨量を増やす場合にはそれに応じて高温酸化膜５５の成膜量を増やす必要があるが、それらの量は、電極層５１の厚さ、電極分離部５６の幅、ギャップ１３の深さ、保護絶縁膜５３の厚さに応じて適宜定められる。
【０１１０】
その後、図２６（ａ）に示すように、振動板基板１となるシリコン基体３１を個別電極保持のシリコン基体２１（より具体的にはギャップスペーサ部５４)上にシリコン直接接合で接合する。ここでは、電極部５３に保護絶縁膜である高温酸化膜５５を形成しているので、振動板１０側には酸化膜を形成していないが、電極保護膜となる保護絶縁膜の劣化を防止するために僅かでも酸化膜でも形成することが好ましい。
【０１１１】
次に、同図（ｂ）に示すように、シリコン基体３１に液室７等の流路パターン用の凹部３２を彫り込み、液室７及び振動板１０などを形成して振動板基板１を得る。ここでは、シリコン基体３１として結晶面方位（１１０）のシリコン基板を用いて、１０wt％〜３０wt％程度のＫＯＨ液にて異方性エッチングをしている。異方性エッチングの際のマスクは、減圧ＣＶＤ或いはプラズマＣＶＤによる窒化膜、或いは酸化膜と前記窒化膜の積層膜をパターニングして用いている。
【０１１２】
その後、同図（ｃ）に示すように、ノズル板５を振動板基板１上に接合して、所望のインクジェットヘッドを得る。
【０１１３】
ここで、上述したように、ギャップスペーサ部５４を電極となる電極部５３と同一層構造で形成することにより、ギャップ形状、深さを制御性よく均一に作製することができるため、滑らかな当接が可能なゼロギャップ非平行形状を容易に形成することができることは前述したと同様である。また、電極部５３の一部がギャップスペーサ部部５４を兼ねることでより高精度のギャップ制御を行うことができる。さらに、電極部５３を酸化膜などの保護絶縁膜で埋め込むことことにより、電極個別化後に研磨工程やグラデーションギャップの形成が容易になる。なお、その他の作用効果については、前記第２、第３実施形態と同様である。
【０１１４】
次に、これらの各実施形態のように電極（保護膜を含む電極層）とギャップスペーサ部とを同じ層構造にした場合と同じ層構造でない場合との作用効果上の差異について、同じ層構造でない場合の例である図２７及び図２８を参照して説明する。
まず、図２７及び図２８はいずれもベース基板２の酸化膜２ａに電極形成溝６０を形成して、この電極形成溝６０の底面に電極６１を形成し、電極６１表面に保護絶縁膜６２を成膜した例であり、ギャップスペーサ部としては酸化膜２ａの電極形成溝６０以外の部分を用いている。なお、図２８の例は電極形成溝６０と電極引出し溝６３との間に凸部６４を形成したものであり、図２７の例は電極形成溝６０が電極引出し溝を兼ねている。
【０１１５】
これらの図２７或いは図２８から分かるように電極層（電極）とギャップスペーサ部が同一層構造でない場合には、ギャップ１３が電極形成溝６０或いは電極引出し溝６３を通じて開放され、完全にギャップ１３を封止することが困難である。そのため、ウェハ上に形成されたヘッドチップ群を、ダイシングによってチップ化する際に、開口部６５から静電ギャップ１３内に水の流入が起きる。
【０１１６】
これを防ぐためには、各図に破線で示すように、振動板基板１側のシリコン基板３１の一部３１ａを残してダイシング（チップ化）した後に、その一部３１ａを除去して電極引出し用開口６６を形成する（電極パッド部を開口する）といった方法を採らねばならない。この場合には、チップ毎に電極引出し用開口６６の形成が必要となり、ウェハプロセスのメリットが半減する。また、ウェハ状態で電極引出し用開口６６の形成を行なった場合には、開口部６５の部分のみをダイシング前に予め封止しておかなければならず(但し、電極引き出し用開口部６６を封止してはならない)、後工程の熱履歴等を考えるとかなりの困難な課題となる。
【０１１７】
これに対して、上記各実施形態の説明から分かるように、電極（保護膜を含む電極層）とギャップスペーサ部とを同じ層構造にした場合には、ギャップ１３の周囲を完全に封止することが可能になるので、チップ化時に水がギャップ１３内に流入することを防止でき、プロセスが単純化して、低コストのヘッドを得ることができる。
【０１１８】
次に、本発明の第５実施形態に係るインクジェットヘッドについて図２９及び図３０を参照して説明する。なお、図２９は同ヘッドのノズル板を省略した平面説明図、図３０は図２９のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。
この実施形態では、酸化膜５２（或いは高温酸化膜５５）に、各ギャップ１３に連通する連通路７１と、各連通路７１を連通する共通連通路７２を形成し、この共通連通路７２の端部に大気開放口７３を設けている。
【０１１９】
これらの連通路７１、共通連通路７２及び大気開放口７３は、電極引き出し部（電極取り出し部）やダイシングライン上を避けて設けているので、ダイシング時等に水の流入がない。また、大気開放口７３は、振動板１０と同様な処理を行って（振動板程度の厚さにしている。)、必要な時点で突き当て、或いはレーザービーム等により貫通させるようにしている。
【０１２０】
すなわち、封止したギャップ１３内は、通常、正圧か、負圧のどちらかになっている。前記各実施形態でシリコン基板の直接接合を減圧中で実施すると、ギャップ１３内はある程度の減圧状態に保持されている。この場合、振動板と個別電極間に電界を印加する前に振動板が極端に変形していると、効率が低い上、種々のバラツキ（駆動電圧バラツキ、あるいは吐出インク量、吐出インク速度、着弾位置のバラツキ等）が生じるので、大気、窒素或いは希ガス中等でギャップ内を大気圧開放することが好ましい。そこで、本実施形態ではギャップ１３を大気開放するための連通路７１，７２及び大気開放口７３を設けている。
【０１２１】
ここで、本実施形態の場合、第４実施形態（図２３、２５、２６）でいうところの電極分離部５６上での絶縁膜５５の埋め込みが完全でなく隙間がある場合（たとえば分離部５６上の絶縁膜に洲状の隙間がある場合、あるいは研磨が不十分で分離部５６上の酸化膜５５表面に凹みがある場合等）、その隙間から上記連通路７１、７２を通じて、ダイシング時あるいはその他の洗浄時において水の流入が起こりうる。すなわち、大気圧開放と水流入防止を完全に図るには、分離部５６上を平坦に且つ隙間なく完全な埋め込むことが好ましい。
【０１２２】
この本発明に係る液滴吐出装置を含む本発明に係る画像形成装置としての本発明に係るインクジェット記録装置について図３１及び図３２を参照して簡単に説明する。なお、図３１は同記録装置の機構部の概略斜視説明図、図３２は同機構部の側面説明図である。
【０１２３】
このインクジェット記録装置は、記録装置本体８１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液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへの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８２等を収納し、装置本体８１の下方部には前方側から多数枚の用紙８３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）８４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙８３を手差しで給紙するための手差しトレイ８５を開倒することができ、給紙カセット８４或いは手差しトレイ８５から給送される用紙８３を取り込み、印字機構部８２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８６に排紙する。
【０１２４】
印字機構部８２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９１と従ガイドロッド９２とでキャリッジ９３を主走査方向に摺動自在に保持し、このキャリッジ９３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９４をインク滴吐出方向を下方に向けて装着し、キャリッジ９３の上側にはヘッド９４に各色のインクを供給するための各インクタンク（インクカートリッジ）９５を交換可能に装着している。このインクカートリッジ９５から前記インク供給穴１８を介してインクをヘッド９４内に供給する。
【０１２５】
ここで、前記インク供給穴１８は、前記までの実施形態の例ではインク噴射面（ノズル板５装着面）側に設けているが、その反対側(裏面側、ベース基板側)あるいは側面側に設けてもよく、これに限るものではない
【０１２６】
また、キャリッジ９３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド９１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９２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ９３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ９７で回転駆動される駆動プーリ９８と従動プーリ９９との間にタイミングベルト１００を張装し、このタイミングベルト１００をキャリッジ９３に固定している。また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド９４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。
【０１２７】
一方、給紙カセット８４にセットした用紙８３をヘッド９４の下方側に搬送するために、給紙カセット８４から用紙８３を分離給装する給紙ローラ１０１及びフリクションパッド１０２と、用紙８３を案内するガイド部材１０３と、給紙された用紙８３を反転させて搬送する搬送ローラ１０４と、この搬送ローラ１０４の周面に押し付けられる搬送コロ１０５及び搬送ローラ１０４からの用紙８３の送り出し角度を規定する先端コロ１０６とを設けている。搬送ローラ１０４は副走査モータ１０７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【０１２８】
そして、キャリッジ９３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１０４から送り出された用紙８３を記録ヘッド９４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１０９を設けている。この印写受け部材１０９の用紙搬送方向下流側には、用紙８３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１１、拍車１１２を設け、さらに用紙８３を排紙トレイ８６に送り出す排紙ローラ１１３及び拍車１１４と、排紙経路を形成するガイド部材１１５，１１６とを配設している。
【０１２９】
また、キャリッジ９３の移動方向右端側にはヘッド９４の信頼性を維持、回復するための信頼性維持回復機構（以下「サブシステム」という。）１１７を配置している。キャリッジ９３は印字待機中にはこのサブシステム１１７側に移動されてキャッピング手段などでヘッド９４をキャッピングされる。
【０１３０】
なお、上記各実施形態においては、本発明に係る液滴吐出ヘッド及びマイクロアクチュエータとして静電型インクジェットヘッドに適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、インク以外の液滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する液滴吐出ヘッドにも適用でき、或いはマイクロアクチュエータとしてはマイクロモータのアクチュエータ部などにも適用することができる。また、前述したように、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）に本発明に係る液滴吐出ヘッドを搭載することができ、また、画像形成装置などの液滴吐出装置に搭載することもできる。
【０１３１】
また、液滴吐出ヘッドとして、振動板変位方向とノズル滴吐出方向が同じになるサイドシュータ方式で説明しているが、振動板変位方向とノズル滴吐出方向が直交するサイドシュータ方式にすることもできる。
【０１３２】
【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によれば、電極の表面に形成した保護絶縁膜に振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、保護絶縁膜の彫り込み部で形成されるギャップは断面形状でギャップ長０となる傾斜面を有する構成としたので、低電圧化、滴吐出特性の向上を図れる。
【０１３３】
ここで、電極を各個別の電極に分離し、保護絶縁膜にて電極間の分離領域を埋め、保護絶縁膜の表面を研磨した後、前記彫り込み部が形成されている構成とすることで、ギャップ精度が向上する。また、ギャップスペーサ部表面は表面モホロジィ１ｎｍを越えない鏡面研磨がされている構成とすることで、接合信頼性の高いシリコン直接接合を行うことができる。
【０１３４】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、電極の表面に形成した保護絶縁膜に振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、電極を各個別の電極に分離し、保護絶縁膜にて電極間の分離領域を埋め、保護絶縁膜の表面を研磨した後、彫り込み部が形成されている構成としたので、ギャップ精度が向上し、滴吐出特性の向上を図れる。
【０１３５】
ここで、ギャップスペーサ部表面は表面モホロジィ１ｎｍを越えない鏡面研磨がされている構成とすることで、接合信頼性の高いシリコン直接接合を行うことができる。
【０１３６】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、電極の表面を研磨した後に、電極に振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成する構成としたので、ギャップ精度が向上し、滴吐出特性の向上を図れる。
【０１３７】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、電極の表面に形成した保護絶縁膜の表面を研磨した後に、保護絶縁膜に振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成する構成としたので、ギャップ精度が向上し、滴吐出特性の向上を図れる。
【０１３８】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、電極に振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極に分割する構成としたので、ギャップのバラツキが低減し、バラツキの少ない高精度ギャップを形成でき、滴吐出特性の向上を図れる。
【０１３９】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、電極の表面に形成した保護絶縁膜に振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極及び保護絶縁膜に分割する構成としたので、ギャップのバラツキが低減し、バラツキの少ない高精度ギャップを形成でき、滴吐出特性の向上を図れる。
【０１４１】
上記本発明に係る各液滴吐出ヘッドにおいては、ギャップスペーサ部表面は表面ホモロジィ１ｎｍを越えない鏡面研磨がされていることで、接合信頼性の高いシリコン直接接合を行うことができる。また、振動板と電極との間のギャップ周囲が封止されていることで、チップ化時に水等がギャップないに侵入することを簡単に防止することができる。この場合、ギャップ内圧が製造途中で大気圧にもどされる手段がとられていることにより、種々のバラツキを低減し、吐出効率を向上することができる。ここで、ギャップを大気に連通させるための連通路が、電極を外部に引き出すための電極引出し部以外の領域に設けられているものとすることで、ギャップ内への水等の浸入を防止しながらギャップ内を容易に大気開放することができる。
【０１４６】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法によれば、保護絶縁膜に彫り込み部を形成した液滴吐出ヘッドの製造方法であって、電極を各個別の電極に分離する工程と、保護絶縁膜にて電極間の分離領域を埋める工程と、保護絶縁膜の表面を研磨する工程を有し、これらの工程の後で彫り込み部を形成するので、高精度ギャップを自由度の高いプロセスで形成することが可能になる。
【０１４７】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法によれば、ギャップの周囲を封止する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、振動板と電極とのギャップの内圧を製造途中で大気圧に戻す構成としたので、種々のバラツキを低減することができる。
【０１４８】
本発明に係るインクジェット記録装置によれば、インクジェットヘッドが本発明に係る液滴吐出ヘッドであるので、滴吐出特性やインク滴着弾位置精度が向上し、画像品質が向上する。また、本発明に係る画像形成装置、本発明に係る液滴吐出装置によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えているので、滴吐出特性やインク滴着弾位置精度が向上する。
【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振動板長辺方向の模式的断面説明図
【図２】同ヘッドの振動板短辺方向の模式的拡大断面説明図
【図３】同ヘッドのギャップ形状の説明に供する説明図
【図４】同実施形態のヘッドの製造工程の説明に供する説明図
【図５】図４の続きの説明に供する説明図
【図６】同実施形態の作用説明に供する比較形態の説明図
【図７】同じく同実施形態の作用説明に供する比較形態の他の例の説明図
【図８】同じく同実施形態の供する比較形態の更に他の例の説明図
【図９】本発明の第２実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板長辺方向の模式的断面説明図
【図１０】同ヘッドの振動板短辺方向の模式的拡大断面説明図
【図１１】同実施形態のヘッドの製造工程の説明に供する説明図
【図１２】図１１の続きの説明に供する説明図
【図１３】同実施形態の作用説明に供する比較形態の説明図
【図１４】同じく同実施形態の作用説明に供する比較形態の他の例の説明図
【図１５】第１実施形態と第２実施形態の比較説明に供する第１実施形態の説明図
【図１６】同じく第２実施形態の説明図
【図１７】第１実施形態の他の例の模式的断面説明図
【図１８】第２実施形態の他の例の模式的断面説明図
【図１９】本発明の第３実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板長辺方向の模式的断面説明図
【図２０】同ヘッドの振動板短辺方向の模式的拡大断面説明図
【図２１】同実施形態のヘッドの製造工程の説明に供する説明図
【図２２】図２１の続きの説明に供する説明図
【図２３】本発明の第４実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板長辺方向の模式的断面説明図
【図２４】同ヘッドの振動板短辺方向の模式的拡大断面説明図
【図２５】同実施形態のヘッドの製造工程の説明に供する説明図
【図２６】図２５の続きの説明に供する説明図
【図２７】各実施形態の作用説明に供する比較形態の例を示す振動板長手方向の模式的断面説明図
【図２８】同じく比較形態の他の例を示す振動板長手方向の模式的断面説明図
【図２９】本発明の第５実施形態に係るインクジェットヘッドの平面説明図
【図３０】図２９のＡ−Ａ線に沿う断面説明図
【図３１】本発明に係るインクジェット記録装置の機構部の概略斜視説明図
【図３２】同機構部の側面説明図
【符号の説明】
１…振動板基板、２…ベース基板、３…電極、４…ギャップスペーサ部、５…ノズル板、６…ノズル、７…液室、９…共通液室、１０…振動板、１１…酸化膜、１３…ギャップ、１４…彫り込み部、２３…ポリシリコン膜、５１…ポリシリコン膜、５２…酸化膜、５３…電極部、５５…高温酸化膜、７１…連通路、９４…ヘッド。
Claims (26)
- 液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、
前記電極の表面に形成した保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、
前記保護絶縁膜の彫り込み部で形成されるギャップは断面形状でギャップ長０となる傾斜面を有する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、
前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、
前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部が前記電極とその表面の前記保護絶縁膜からなる電極層と同じ積層膜で形成され、
加えて、前記保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、
前記保護絶縁膜の彫り込み部で形成されるギャップは断面形状でギャップ長０となる傾斜面を有する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、
前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、
前記保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、
加えて、前記電極及び保護絶縁膜の一部が前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部を兼ね、
前記保護絶縁膜の彫り込み部で形成されるギャップは断面形状でギャップ長０となる傾斜面を有する
ていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 請求項１ないし３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記電極を各個別の電極に分離し、前記保護絶縁膜にて前記電極間の分離領域を埋め、前記保護絶縁膜の表面を研磨した後、前記彫り込み部が形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
- 請求項２又は３に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ギャップスペーサ部表面は表面モホロジィ１ｎｍを越えない鏡面研磨がされていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
- 液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、
前記電極の表面に形成した保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、
前記電極を各個別の電極に分離し、前記保護絶縁膜にて前記電極間の分離領域を埋め、前記保護絶縁膜の表面を研磨した後、前記彫り込み部が形成されている
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、
前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、
前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部が前記電極とその表面の前記保護絶縁膜からなる電極層と同じ積層膜で形成され、
加えて、前記保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、
前記電極を各個別の電極に分離し、前記保護絶縁膜にて前記電極間の分離領域を埋め、前記保護絶縁膜の表面を研磨した後、前記彫り込み部が形成されている
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、
前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、
前記保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部が形成され、
加えて、前記電極及び保護絶縁膜の一部が前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部を兼ね、
前記電極を各個別の電極に分離し、前記保護絶縁膜にて前記電極間の分離領域を埋め、前記保護絶縁膜の表面を研磨した後、前記彫り込み部が形成されている
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 請求項７又は８に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ギャップスペーサ部表面は表面モホロジィ１ｎｍを越えない鏡面研磨がされていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
- 液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記電極の表面を研磨した後に、前記電極に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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ギャップを規定するギャップスペーサ部が前記電極と同じ層で形成され、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記電極の表面を研磨した後に、前記電極に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部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。 - 液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記電極の一部が前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部を兼ね、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記電極の表面を研磨した後に、前記電極に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記電極の表面に形成した保護絶縁膜の表面を研磨した後に、前記保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部が前記電極とその表面の前記保護絶縁膜からなる電極層と同じ積層膜で形成され、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記電極の表面に形成した保護絶縁膜の表面を研磨した後に、前記保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、前記電極及び保護絶縁膜の一部が前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部を兼ね、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記電極の表面に形成した保護絶縁膜の表面を研磨した後に、前記保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記電極に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極に分割する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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ギャップを規定するギャップスペーサ部が前記電極と同じ層で形成され、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記電極に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極に分割する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記電極の一部が前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部を兼ね、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記電極に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極に分割する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記電極の表面に形成した保護絶縁膜に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極及び保護絶縁膜に分割する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部が前記電極とその表面の前記保護絶縁膜からなる電極層と同じ積層膜で形成され、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記保護絶縁膜の表面に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極及び保護絶縁膜に分割する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室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、前記電極の表面に保護絶縁膜を有し、前記電極及び保護絶縁膜の一部が前記振動板と電極との間のギャップを規定するギャップスペーサ部を兼ね、前記振動板を静電力で変形変位させて前記ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記保護絶縁膜の表面に前記振動板との間のギャップを形成する彫り込み部を形成した後、各個別の電極及び保護絶縁膜に分割する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 請求項１ないし３のいずれかに記載に液滴吐出ヘッドを製造する液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記電極を各個別の電極に分離する工程と、前記保護絶縁膜にて前記電極間の分離領域を埋める工程と、前記保護絶縁膜の表面を研磨する工程を有し、これらの工程の後で前記彫り込み部を形成する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 請求項１ないし９のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドであって、前記振動板と電極との間のギャップ周囲が封止されている液滴吐出ヘッドを製造する液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記振動板と電極とのギャップの内圧を製造途中で大気圧に戻すことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
- 液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前記請求項１ないし９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。
- 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置において、前記液滴吐出ヘッドが前記請求項１ないし９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画像形成装置。
- 液滴を吐出する液滴吐出装置において、前記請求項１ないし９のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを備えていることを特徴とする液滴吐出装置。
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