インクジェットヘッド
【構成】 マイクロマシニング技術により加工したＳｉ基板及び／またはガラス基板を構成部材とし、振動板を変形させるためのギャップ部を金属または半導体の薄膜で形成し、該構成部材間を陽極接合法により接合する。または、ギャップ部をＳｉと共晶を形成する物質で形成する。
【効果】 ギャップ部の寸法精度が高いことにより、印字品質が優れたインクジェットヘッドを提供する。
【効果】 ギャップ部の寸法精度が高いことにより、印字品質が優れたインクジェットヘッドを提供する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロマシニング技術を応用して作製した小型高密度のインクジェット記録装置の主要部であるインクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット記録装置は、記録時の騒音がきわめて小さく、また、高速印字が可能であり、安価な普通紙にも印字が可能であるなど多くの利点を有しているが、中でも記録に必要な時にのみインク滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマンド方式が、記録に不要なインク滴の回収を必要としないため、現在主流となってきている。
【０００３】このインク・オン・デマンド方式のインクジェットヘッドには、特公平２−５１７３４号公報に示されるように、駆動手段が圧電素子であるものや、特公昭６１−５９９１１号公報に示されるように、インクを加熱し気泡を発生させることによる圧力でインクを吐出する方式がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の従来のインクジェットヘッドでは以下に述べるような課題があった。
【０００５】前者の圧電素子を用いる方式においては、圧力室に圧力を生じさせるためのそれぞれの振動板に圧電素子のチップを貼り付ける工程が煩雑で、特に、最近のインクジェット記録装置による印字には、高速・高印字品質が求められてきており、これを達成するためのマルチノズル化・ノズルの高密度化において、圧電素子を微細に加工し各々の振動板に接着することはきわめて煩雑である。又、高密度化においては、圧電素子を幅数１０〜１００数十ミクロンで加工する必要が生じてきているが、従来の機械加工における寸法・形状精度では、印字品質のバラツキが大きくなってしまうという課題があった。
【０００６】又、後者のインクを加熱する方式においては、駆動手段が薄膜の抵抗加熱体により形成されるため、上記のような課題は存在しなかったが、駆動手段の急速な加熱・冷却の繰り返しや、気泡消滅時の衝撃により抵抗加熱体がダメージを受けることにより、インクジェットヘッドの寿命が短いという課題があった。
【０００７】これらの課題を解決するものとして本出願人は、駆動手段として圧力室に圧力を生じさせる振動板を、静電気力で変形させる方式のインクジェット記録装置について特許出願（特願平３−２３４５３７号）を行っているが、この方式は小型高密度・高印字品質及び長寿命であるという利点を有している。
【０００８】本発明の目的は、静電気力を駆動源とするインクジェットヘッドにおいて、さらに高い印字品質のインクジェットヘッドを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェットヘッドは、インクを吐出するための単一、または複数のノズルと、該ノズルのそれぞれに対応する圧力室と、該圧力室の少なくとも一方の壁を構成する振動板と、該振動板に変形を生じさせる駆動手段と、該圧力室にインクを供給する共通のインク室とを備え、前記駆動手段が前記振動板を静電気力により変形させる電極からなるインクジェットヘッドにおいて、前記振動板が形成される第１の基板と前記電極が形成される第２の基板が金属または半導体の薄膜層を介して接合されており、前記第１の基板はＳｉ単結晶からなり、前記第２の基板はＳｉ単結晶またはＳｉ単結晶の熱膨張率と同等の熱膨張率を有するガラスであることを特徴とする。
【００１０】Ｓｉ単結晶は、アルカリ液を用いてエッチングする際、その結晶面方位によりエッチング速度が大きく異なるいわゆる異方性エッチングが可能であり、このことを利用して様々な立体形状を精度良く加工することができる。さらに、これまでＩＣ製造技術において培われてきた、フォトリソグラフィ・薄膜形成・エッチング等の各技術を利用しての加工を組み合わせることによる微小なデバイスを形成する、いわゆる“マイクロマシニング技術”が現在注目を浴びているが、本発明はマイクロマシニング技術によりＳｉ単結晶に様々な加工を施し、高性能なインクジェットヘッドを提供するものである。また、前記第１の基板と前記第２の基板は金属または半導体の薄膜層を介して接合されることを特徴とするが、前記振動板と前記電極の間隔は精度良く保たれ各振動板の振動特性は均一となり、従って均一な印字品質が得られる。
【００１１】前記第２の基板がガラスであり、前記金属または半導体の薄膜層が前記第１の基板、すなわちＳｉ基板上に形成される場合は、該第１の基板と該第２の基板は陽極接合法により接合されることを特徴とする。この工程では、前記金属または半導体の薄膜層は変形しないため、前記第１及び第２の基板間は該金属または半導体の薄膜層の厚みだけ隔てられて接合され、すなわち、該金属または半導体の薄膜層の成膜時の膜厚精度と同等の精度で、前記振動板と前記電極の間隔は精度良く保たれる。
【００１２】前記第２の基板がＳｉ基板である場合は、前記金属または半導体の薄膜層は前記第１または第２の基板のどちらか一方の上に形成され、または前記第２の基板がガラス基板である場合は、前記金属または半導体の薄膜層は前記ガラス基板上に形成され、該金属または半導体の薄膜層は上記のごとく、金、またはアルミニウム、またはスズ、またはゲルマニウム、または金・アルミニウム・スズ・ゲルマニウムのうち少なくとも一つを含有する化合物であることを特徴とする。
【００１３】上記の金属または半導体は、Ｓｉと共晶を形成するため、前記第１の基板と前記第２の基板とは強固に接合される。また、圧力・温度等の接合条件が決定されれば、金属または半導体の薄膜層の厚みに対し、一義的に共晶層の厚みが決定されるため、前記両基板に形成されている前記振動板と前記電極の間隔は正確に規定される。
【００１４】
【作用】本発明のインクジェットヘッドの動作原理は、前記電極または前記振動板に形成された電極にパルス電圧を印加し、正または負の電荷をそれらに与えることにより、前記振動板を静電的吸引または反発により変形させ、前記圧力室内のインクをノズルより吐出するものである。本動作原理においては、前記振動板と前記電極間の間隔寸法を高精度に形成することが、インクジェットヘッドの高性能化にとって不可欠である。これまで述べてきた本発明の構成により、前記間隔寸法の精度の向上がはかられ、従ってインクジェットヘッドの高性能化が達成できる。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）以下、本発明の第１の実施例に基づき詳細に説明する。
【００１６】図１は、本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの構造を分解して示す斜視図であり、一部断面を示してある。また、図２は本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの一部を拡大して示す斜視図であり、一部断面を示してある。
【００１７】図１に示したように、本実施例のインクジェットヘッドは、ノズル４・キャビティ５・振動板６等が形成された第１の基板１と、電極１１が形成された第２の基板２と、第３の基板３とを積層してなる構造を有する。
【００１８】第１の基板１は、結晶面方位が（１００）である単結晶Ｓｉ基板であって、該第１の基板１の表側の面（図１では上側）には、複数のノズル４と、各々のノズル４に連通し底部の壁が振動板６であるようなキャビティ（凹部）５と、各々のキャビティ５においてノズル４と反対側の端部に形成されるインク供給路８と、各々のインク供給路８にインクを供給するための共通のインク室７とが形成され、該第１の基板１の裏側の面には、振動板６と、第２の基板２上に形成される電極１１との間隔を正確に規定するためのギャップスペーサ９であるＡｌ膜が形成されている。前記Ａｌ膜は、前記第１の基板１の裏側の面の振動板６に相当する箇所を除く部分に形成されている。第２の基板２は、Ｓｉの熱膨張率とほぼ等しい熱膨張率を有するホウケイ酸系ガラスであって、該第２の基板２の表側の面（図１では上側）には、前記振動板６と対応した位置に電極１１が形成されている。第３の基板３も第２の基板２と同様ホウケイ酸系ガラスであって、該第３の基板３は、前記第１の基板１との間にインクを加圧するための圧力室１３・ノズル４等を形成するように、前記第１の基板１の表側の面に接合される（図２）。
【００１９】図１に示した第１の基板１の製造工程を図３R>３に示す。
【００２０】まず、（１００）面方位のＳｉ基板の両面を鏡面研磨し、厚み２００ミクロンのＳｉ基板１を形成し（図３（ａ））、該Ｓｉ基板１にＯ2 及び水蒸気雰囲気中で摂氏１１００度、４時間の熱酸化処理を施し、該Ｓｉ基板１の両面に厚さ１ミクロンのＳｉＯ2 膜１５及び１６を形成する（図３（ｂ））。前記ＳｉＯ2 膜１５及び１６は、耐エッチング材として使用するものである。
【００２１】次いで、前記ＳｉＯ2 膜１５の上にノズル４・キャビティ５等の形状に相当するフォトレジストパターン１７（図示しない）を形成し、フッ酸系エッチング液にて前記ＳｉＯ2 膜１５の露出部分をエッチング除去し、フォトレジストパターン１７を除去する（図３（ｃ））。
【００２２】次に、アルカリ液によるＳｉの異方性エッチングを行う。単結晶Ｓｉにおいては、周知のごとく、水酸化カリウム水溶液やヒドラジン等のアルカリでエッチングする場合、結晶面によるエッチング速度の差が大きいため、異方性エッチングが可能となる。具体的には（１１１）結晶面のエッチング速度が最も小さいため、エッチングの進行と共に（１１１）面が平滑面として残留する構造が得られる。本実施例では、イソプロピルアルコールを含む水酸化カリウム水溶液を用いてエッチングを行った。振動板６の機械的変形特性は、該振動板の各部寸法によって決定されるため、本構成のインクジェットヘッドに要求されるインク吐出特性上から該振動板６の各部の設計寸法が決定される。本実施例では、振動板６の幅ｈを５００ミクロン、厚みｔを３０ミクロンとした。（１００）Ｓｉ基板において、（１１１）面は基板表面である（１００）面に対して結晶構造上約５５度の角度をもって交わっているため、上記のように、（１００）Ｓｉ基板中に形成する構造の寸法が決定されると、第１の基板１の厚みに対し耐エッチング材のマスクパターン寸法は一義的に決定される。図４に示すように、キャビティ５の上端の幅ｄを７４０ミクロンとし、１７０ミクロンのエッチングを施すと、幅ｈが５００ミクロン、厚みｔが３０ミクロンである振動板６が得られる。実際のエッチングでは、（１１１）面はわずかずつエッチング（アンダーカット）され、図４における寸法ｄはマスクパターン幅ｄ´より若干大きくなる。従って、マスクパターン１７の幅ｄ´は、（１１１）面１８のアンダーカット寸法の分だけ小さくしなければならないので、本実施例では７３０ミクロンとし、上記のアルカリエッチング液にて所定量（１７０ミクロン）のエッチングを行った（図３（ｄ））。
【００２３】次いで、Ｓｉ基板１上の耐エッチング材であるＳｉＯ2 膜１５及び１６をフッ酸系エッチング液により全て除去し、該Ｓｉ基板１の裏側の面に真空蒸着法により０．５ミクロンのＡｌ膜１０を形成する。前記Ａｌ膜１０は、前記振動板６と前記電極１１との間隔を規定するギャップスペーサとして機能するものである。次に、前記Ａｌ膜１０上に前記振動板６に相当する形状のフォトレジストパターン１９（図示しない）を形成し、リン酸系エッチング液にて前記Ａｌ膜１０の露出部分をエッチング除去し、フォトレジストパターン１９を除去する（図３（ｅ））。
【００２４】以上のような工程を経て、図１に示した第１の基板が形成される。
【００２５】図１に示した第２の基板２の製造工程を図５R>５に示す。
【００２６】まず、厚み１ｍｍのホウケイ酸系ガラス基板２の鏡面研磨された表側の面（図５では上側）１４に、真空蒸着法により電極１１となるＡｌ膜２０を厚み０．１ミクロンで形成する（図５（ａ））。次に、前記Ａｌ膜２０上に電極１１の形状に相当するフォトレジストパターン２２（図示しない）を形成し、前記Ａｌ膜２０の不要部分をリン酸系エッチング液によりエッチング除去し、フォトレジストパターン２２を除去し、電極１１を形成する（図５（ｂ））。
【００２７】次に、前記電極１１の保護膜として、前記ガラス基板２の表側の面１４全面に０．１ミクロンの厚みのガラス薄膜２１をスパッタリングにより形成する。スパッタリングターゲットとしては、前記ガラス基板２と同一の組成のガラスを用いた。上記の工程により第２の基板２が形成される。
【００２８】以上の工程により形成された第１の基板１及び第２の基板２は、陽極接合法により接合される。接合工程は、以下の通りである。まず、第１の基板１と第２の基板２を洗浄、乾燥後前記第１の基板１及び第２の基板２の対応するパターン同士の位置合わせを行い、両基板を重ね合わせる。次に、両基板をホットプレート上で摂氏３００度に加熱し、前記第１の基板１すなわちＳｉ基板側を正、前記第２の基板２すなわちガラス基板側を負として５００Ｖの直流電圧を１０分間印加し、接合を行った。
【００２９】次いで、Ｓｉ基板１と第３の基板３であるガラス基板３との接合を行う。ガラス基板３には、インク供給パイプ２６が接合される部分に、機械加工により貫通穴２７が穿孔されている。前記貫通穴２７と前記Ｓｉ基板１に形成されたインク室７との位置合わせを行った後、前記した陽極接合法により、前記Ｓｉ基板１と前記ガラス基板３を接合した。
【００３０】上記の工程により、前記第１の基板１と第２の基板２と第３の基板３とは積層一体化された。その接合方法は、陽極接合法によるものであり、接合のために接着剤を用いず、また、各基板やギャップスペーサであるＡｌ膜１０は、形状・厚みが変化しないため、それぞれの基板の加工上がりでの寸法精度が保たれたまま接合ができる。また、ギャップスペーサ９及び電極１１であるＡｌ膜は、真空蒸着法により厚み精度を正確に形成できるため、振動板６と電極１１とのギャップ間隔長ｇは正確に規定される。
【００３１】最後に、ノズル４の長さが設計値となるよう、ダイシング及びポリシングによりインク吐出口２８を形成し、インクタンク（図示しない）を前記インク供給パイプ２６に接続して、発振回路１２をＳｉ基板１及び電極１１に接続し、インクジェットヘッド２９が完成する。
【００３２】本実施例では、前記間隔ｇの設計値は０．５ミクロンであり、従ってギャップスペーサ９の目標厚みを０．５ミクロン、また電極１１の目標厚みを０．１ミクロン、また保護膜であるガラス薄膜２１の目標厚みを０．１ミクロンとした。
【００３３】本実施例の一連の工程により形成された１００個のインクジェットヘッドのギャップ間隔ｇの長さは、０．５±０．０５ミクロンという範囲に分布していた。また、これらのインクジェットヘッドを１００Ｖ、５ｋＨｚで駆動したところ、インク滴の吐出速度は５±０．５ｍ／ｓ、インク滴体積は（０．１±０．０１）×１０-6ｃｃという範囲に分布し、実印字試験において良好な印字が得られた。
【００３４】本実施例では、ギャップスペーサとしてＡｌ膜を用いたが、この他にＮｉ−Ｃｒ２層膜、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ、Ｆｅ等様々な金属の薄膜やＳｉ等の半導体薄膜を用いても同様の効果が得られる。
【００３５】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例に基づき詳細に説明する。
【００３６】図６は、本発明の第２の実施例におけるインクジェットヘッドの構造を分解して示す斜視図であり、一部断面を示してあるが、該インクジェットヘッドは、本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドと構造上ほぼ同一である。
【００３７】第１の基板１は、結晶面方位が（１００）である単結晶Ｓｉ基板であり、該第１の基板１上に形成されるノズル４・キャビティ５等の形成方法は、本発明の第１の実施例の場合と同様であるので説明は省略する。
【００３８】第２の基板２は、Ｓｉ単結晶基板である。本実施例においては、結晶面方位として（１００）面であるＳｉ単結晶基板を使用したが、他の結晶面方位の基板を使用することもできる。
【００３９】第２の基板２の製造工程について図７を用いて説明する。まず、（１００）面方位のＳｉ基板の一方の面３１を鏡面研磨し、厚み４００ミクロンのＳｉ基板２を形成し（図７（ａ））、該Ｓｉ基板２にＯ2 及び水蒸気雰囲気中で摂氏１１００度、４時間の熱酸化処理を施し、該Ｓｉ基板の両面に厚さ１ミクロンのＳｉＯ2 膜３２及び３３を形成する（図７（ｂ））。前記ＳｉＯ2 膜３２は、後に前記Ｓｉ基板２の鏡面である一方の面３１上に形成される電極１１と、前記Ｓｉ基板２との電気的絶縁のために使用される。
【００４０】次に、前記ＳｉＯ2 膜３２に、真空蒸着法により電極１１となるＡｌ膜３４を厚み０．１ミクロンで形成し（図７（ｃ））、該Ａｌ膜３４上に電極１１の形状に相当するフォトレジストパターン３５（図示しない）を形成し、前記Ａｌ膜３４の不要部分をリン酸系エッチング液によりエッチング除去し、フォトレジストパターン３５を除去し、電極１１を形成する（図７（ｄ））。
【００４１】次に、ＳｉＯ2 膜３２の不要部分をフッ酸系エッチング液を用いたフォト・エッチング工程により除去する（図７（ｅ））。
【００４２】次に、第１の基板１と第２の基板２との接合材及びギャップスペーサ９として機能するＡｌ膜３６を該第２の基板２上に形成する。まず、前記Ｓｉ基板２上に、空所が前記ギャップスペーサ９の所望形状であるようなフォトレジストパターン３７を形成し（図７（ｆ））、次いでＡｌ膜３６を前記フォトレジストパターン３７上に真空蒸着法により１．６２ミクロンの厚みで形成し（図７（ｇ））、続いて前記Ｓｉ基板２をアセトン中に浸漬し、超音波振動を加えて前記フォトレジストパターン３７及び前記Ａｌ膜３６のうち該フォトレジストパターン３７上に堆積した分のみを除去し、ギャップスペーサ９を形成し（図７（ｈ））、第２の基板２を得る。
【００４３】次に、以上の工程により製造された第２の基板２であるＳｉ基板と第１の基板１の、各々の対応する部位同士の位置合わせを行い両基板を重ね合わせ、ホットプレートまたはオーブン等の加熱手段により、両基板を摂氏５８５度に２０分間保持して両基板を接合し、インクジェットヘッドのギャップ部分を形成する。
【００４４】周知の通り、ＳｉとＡｌは共晶を形成する。本実施例においては、第２の基板２とＡｌ膜３６間及び第１の基板１とＡｌ膜３６間で共晶が形成され、第１の基板１と第２の基板２は強固に接合される。本実施例におけるインクジェットヘッドでは、前記振動板６と前記電極１１とのギャップ間隔長を正確に規定する必要があるが、本実施例においても、ギャップ間隔長の設計値は０．５ミクロンである。
【００４５】第１の基板１と第２の基板２とを重ね合わせた際のギャップ間隔長ｇの値は、Ａｌ膜３６の厚み１．６２ミクロンから電極１１であるＡｌ膜の厚み０．１ミクロン及びＳｉＯ2 膜３２の厚み１ミクロンを差し引いた０．５２ミクロンであるが、前記の接合条件（摂氏５８５度、２０分）によって加熱・接合を行った後には、Ａｌ膜３６の厚みは、共晶の形成により実質的には１．６ミクロンとなり、すなわちギャップ間隔長は設計値通りの０．５ミクロンとなる。
【００４６】本実施例では、ギャップスペーサとしてＡｌ膜を用いたが、この他にＳｉと共晶を形成する物質であるＡｕ、Ｓｎ、Ｇｅ、あるいはこれらの物質を含有する化合物を用いても、各々の物質または化合物に最適な圧力・温度等の接合条件により、同様にインクジェットヘッドのギャップ部が構成できる。
【００４７】また、本実施例では、ギャップスペーサであるＡｌ膜３６を第２の基板２上に形成したが、該Ａｌ膜３６を第１の基板１の裏側の面に形成しても同様の効果が得られる。
【００４８】本実施例において製造されたインクジェットヘッド１００個のギャップ間隔長ｇの実測値は、０．５±０．０５ミクロンの範囲に入っており、また、実印字試験においても良好な印字が得られた。
【００４９】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例に基づき詳細に説明する。
【００５０】本発明の第３の実施例におけるインクジェットヘッドは、本発明の第２の実施例におけるインクジェットヘッドと構造上同一であるので、図６を用いて説明する。
【００５１】第１の基板１は、結晶面方位が（１００）面である単結晶Ｓｉ基板であり、該第１の基板１上に形成されるノズル４・キャビティ５等の形成方法は、本発明の第１の実施例の場合と同様であるので説明は省略する。
【００５２】第２の基板２は、ホウケイ酸系ガラスであり、該第２の基板２の製造工程について図８を用いて説明する。
【００５３】まず、厚み１ｍｍのホウケイ酸系ガラス基板２の鏡面研磨された表側の面４１（図８では上側）に、真空蒸着法により電極１１となるＡｌ膜４２を厚み０．１ミクロンで形成し（図８（ａ））、次に前記Ａｌ膜４２上に電極１１の形状に相当するフォトレジストパターン４３（図示しない）を形成し、前記Ａｌ膜４２の不要部分をリン酸系エッチング液によりエッチング除去し、フォトレジストパターン４３を除去する（図８（ｂ））。次に、前記ガラス基板２上にギャップスペーサ９を形成する。まず、空所が前記ギャップスペーサ９の所望形状であるようなフォトレジストパターン４４を形成し（図８（ｃ））、次いでＣｒ及びＡｕからなる２層膜４５（Ｃｒ：０．０１ミクロン、Ａｕ：０．６２ミクロン）をスパッタリングにより該フォトレジストパターン４４上に形成し（図８（ｄ））、続いて前記ガラス基板２をアセトン中に浸漬し、超音波振動を加えて前記フォトレジストパターン４４及び前記Ｃｒ・Ａｕの２層膜４５のうち該フォトレジストパターン４４上に堆積した分のみを除去し、該２層膜４５をギャップスペーサ９とする（図８（ｅ））。
【００５４】以上の工程を経て第２の基板２が形成される。
【００５５】次に、以上の工程により製造された第２の基板２と第１の基板１の、各々の対応する部位同士の位置合わせを行い、両基板を重ね合わせ、ホットプレート等の加熱手段により両基板を摂氏３８０度で２０分間保持して、両基板を接合し、インクジェットヘッドのギャップ部分を形成する。
【００５６】本実施例では、ギャップスペーサであるＣｒ・Ａｕ２層膜４５のＡｕ部分とＳｉである第１の基板の裏側の面との間でＳｉ−Ａｕ共晶が形成され、両基板は強固に接合される。本実施例においても、ギャップ間隔長ｇの設計値は０．５ミクロンである。Ｃｒ・Ａｕ２層膜４５は、当初の厚みが０．６２ミクロンであったのが、前記接合条件（摂氏３８０度、２０分）による処理によりＳｉ−Ａｕ共晶が形成され、該Ｃｒ・Ａｕ２層膜４５の厚みは実質的には０．６ミクロンとなり、ギャップ間隔長ｇとしては電極１１の厚みである０．１ミクロンを差し引いた値である０．５ミクロンとなる。
【００５７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、インクジェットヘッドのギャップスペーサとして金属または半導体の薄膜を用い、陽極接合法により構成部材間の接合を行うことにより、電極と振動板間の間隔を精度良く規定することができるため、インク吐出バラツキの小さい、高性能なインクジェットヘッドを提供することができる。また、Ｓｉと共晶を形成する物質をギャップスペーサとして用い、適当な条件で構成部材間を接合することにより、電極と振動板間の間隔を精度良く規定することができ、同様に高性能なインクジェットヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの構造を分解して示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの構造の一部を拡大して示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの第１の基板の製造工程図である。
【図４】本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの各部寸法の関係を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの第２の基板の製造工程図である。
【図６】本発明の第２の実施例におけるインクジェットヘッドの構造を分解して示す斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施例におけるインクジェットヘッドの第２の基板の製造工程図である。
【図８】本発明の第３の実施例におけるインクジェットヘッドの第２の基板の製造工程図である。
【符号の説明】
１ 第１の基板
２ 第２の基板
３ 第３の基板
４ ノズル
５ キャビティ
６ 振動板
７ インク室
８ インク供給路
９ ギャップスペーサ
１１ 電極
１２ 発振回路
２６ インク供給パイプ
２７ 貫通穴
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロマシニング技術を応用して作製した小型高密度のインクジェット記録装置の主要部であるインクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット記録装置は、記録時の騒音がきわめて小さく、また、高速印字が可能であり、安価な普通紙にも印字が可能であるなど多くの利点を有しているが、中でも記録に必要な時にのみインク滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマンド方式が、記録に不要なインク滴の回収を必要としないため、現在主流となってきている。
【０００３】このインク・オン・デマンド方式のインクジェットヘッドには、特公平２−５１７３４号公報に示されるように、駆動手段が圧電素子であるものや、特公昭６１−５９９１１号公報に示されるように、インクを加熱し気泡を発生させることによる圧力でインクを吐出する方式がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の従来のインクジェットヘッドでは以下に述べるような課題があった。
【０００５】前者の圧電素子を用いる方式においては、圧力室に圧力を生じさせるためのそれぞれの振動板に圧電素子のチップを貼り付ける工程が煩雑で、特に、最近のインクジェット記録装置による印字には、高速・高印字品質が求められてきており、これを達成するためのマルチノズル化・ノズルの高密度化において、圧電素子を微細に加工し各々の振動板に接着することはきわめて煩雑である。又、高密度化においては、圧電素子を幅数１０〜１００数十ミクロンで加工する必要が生じてきているが、従来の機械加工における寸法・形状精度では、印字品質のバラツキが大きくなってしまうという課題があった。
【０００６】又、後者のインクを加熱する方式においては、駆動手段が薄膜の抵抗加熱体により形成されるため、上記のような課題は存在しなかったが、駆動手段の急速な加熱・冷却の繰り返しや、気泡消滅時の衝撃により抵抗加熱体がダメージを受けることにより、インクジェットヘッドの寿命が短いという課題があった。
【０００７】これらの課題を解決するものとして本出願人は、駆動手段として圧力室に圧力を生じさせる振動板を、静電気力で変形させる方式のインクジェット記録装置について特許出願（特願平３−２３４５３７号）を行っているが、この方式は小型高密度・高印字品質及び長寿命であるという利点を有している。
【０００８】本発明の目的は、静電気力を駆動源とするインクジェットヘッドにおいて、さらに高い印字品質のインクジェットヘッドを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェットヘッドは、インクを吐出するための単一、または複数のノズルと、該ノズルのそれぞれに対応する圧力室と、該圧力室の少なくとも一方の壁を構成する振動板と、該振動板に変形を生じさせる駆動手段と、該圧力室にインクを供給する共通のインク室とを備え、前記駆動手段が前記振動板を静電気力により変形させる電極からなるインクジェットヘッドにおいて、前記振動板が形成される第１の基板と前記電極が形成される第２の基板が金属または半導体の薄膜層を介して接合されており、前記第１の基板はＳｉ単結晶からなり、前記第２の基板はＳｉ単結晶またはＳｉ単結晶の熱膨張率と同等の熱膨張率を有するガラスであることを特徴とする。
【００１０】Ｓｉ単結晶は、アルカリ液を用いてエッチングする際、その結晶面方位によりエッチング速度が大きく異なるいわゆる異方性エッチングが可能であり、このことを利用して様々な立体形状を精度良く加工することができる。さらに、これまでＩＣ製造技術において培われてきた、フォトリソグラフィ・薄膜形成・エッチング等の各技術を利用しての加工を組み合わせることによる微小なデバイスを形成する、いわゆる“マイクロマシニング技術”が現在注目を浴びているが、本発明はマイクロマシニング技術によりＳｉ単結晶に様々な加工を施し、高性能なインクジェットヘッドを提供するものである。また、前記第１の基板と前記第２の基板は金属または半導体の薄膜層を介して接合されることを特徴とするが、前記振動板と前記電極の間隔は精度良く保たれ各振動板の振動特性は均一となり、従って均一な印字品質が得られる。
【００１１】前記第２の基板がガラスであり、前記金属または半導体の薄膜層が前記第１の基板、すなわちＳｉ基板上に形成される場合は、該第１の基板と該第２の基板は陽極接合法により接合されることを特徴とする。この工程では、前記金属または半導体の薄膜層は変形しないため、前記第１及び第２の基板間は該金属または半導体の薄膜層の厚みだけ隔てられて接合され、すなわち、該金属または半導体の薄膜層の成膜時の膜厚精度と同等の精度で、前記振動板と前記電極の間隔は精度良く保たれる。
【００１２】前記第２の基板がＳｉ基板である場合は、前記金属または半導体の薄膜層は前記第１または第２の基板のどちらか一方の上に形成され、または前記第２の基板がガラス基板である場合は、前記金属または半導体の薄膜層は前記ガラス基板上に形成され、該金属または半導体の薄膜層は上記のごとく、金、またはアルミニウム、またはスズ、またはゲルマニウム、または金・アルミニウム・スズ・ゲルマニウムのうち少なくとも一つを含有する化合物であることを特徴とする。
【００１３】上記の金属または半導体は、Ｓｉと共晶を形成するため、前記第１の基板と前記第２の基板とは強固に接合される。また、圧力・温度等の接合条件が決定されれば、金属または半導体の薄膜層の厚みに対し、一義的に共晶層の厚みが決定されるため、前記両基板に形成されている前記振動板と前記電極の間隔は正確に規定される。
【００１４】
【作用】本発明のインクジェットヘッドの動作原理は、前記電極または前記振動板に形成された電極にパルス電圧を印加し、正または負の電荷をそれらに与えることにより、前記振動板を静電的吸引または反発により変形させ、前記圧力室内のインクをノズルより吐出するものである。本動作原理においては、前記振動板と前記電極間の間隔寸法を高精度に形成することが、インクジェットヘッドの高性能化にとって不可欠である。これまで述べてきた本発明の構成により、前記間隔寸法の精度の向上がはかられ、従ってインクジェットヘッドの高性能化が達成できる。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）以下、本発明の第１の実施例に基づき詳細に説明する。
【００１６】図１は、本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの構造を分解して示す斜視図であり、一部断面を示してある。また、図２は本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの一部を拡大して示す斜視図であり、一部断面を示してある。
【００１７】図１に示したように、本実施例のインクジェットヘッドは、ノズル４・キャビティ５・振動板６等が形成された第１の基板１と、電極１１が形成された第２の基板２と、第３の基板３とを積層してなる構造を有する。
【００１８】第１の基板１は、結晶面方位が（１００）である単結晶Ｓｉ基板であって、該第１の基板１の表側の面（図１では上側）には、複数のノズル４と、各々のノズル４に連通し底部の壁が振動板６であるようなキャビティ（凹部）５と、各々のキャビティ５においてノズル４と反対側の端部に形成されるインク供給路８と、各々のインク供給路８にインクを供給するための共通のインク室７とが形成され、該第１の基板１の裏側の面には、振動板６と、第２の基板２上に形成される電極１１との間隔を正確に規定するためのギャップスペーサ９であるＡｌ膜が形成されている。前記Ａｌ膜は、前記第１の基板１の裏側の面の振動板６に相当する箇所を除く部分に形成されている。第２の基板２は、Ｓｉの熱膨張率とほぼ等しい熱膨張率を有するホウケイ酸系ガラスであって、該第２の基板２の表側の面（図１では上側）には、前記振動板６と対応した位置に電極１１が形成されている。第３の基板３も第２の基板２と同様ホウケイ酸系ガラスであって、該第３の基板３は、前記第１の基板１との間にインクを加圧するための圧力室１３・ノズル４等を形成するように、前記第１の基板１の表側の面に接合される（図２）。
【００１９】図１に示した第１の基板１の製造工程を図３R>３に示す。
【００２０】まず、（１００）面方位のＳｉ基板の両面を鏡面研磨し、厚み２００ミクロンのＳｉ基板１を形成し（図３（ａ））、該Ｓｉ基板１にＯ2 及び水蒸気雰囲気中で摂氏１１００度、４時間の熱酸化処理を施し、該Ｓｉ基板１の両面に厚さ１ミクロンのＳｉＯ2 膜１５及び１６を形成する（図３（ｂ））。前記ＳｉＯ2 膜１５及び１６は、耐エッチング材として使用するものである。
【００２１】次いで、前記ＳｉＯ2 膜１５の上にノズル４・キャビティ５等の形状に相当するフォトレジストパターン１７（図示しない）を形成し、フッ酸系エッチング液にて前記ＳｉＯ2 膜１５の露出部分をエッチング除去し、フォトレジストパターン１７を除去する（図３（ｃ））。
【００２２】次に、アルカリ液によるＳｉの異方性エッチングを行う。単結晶Ｓｉにおいては、周知のごとく、水酸化カリウム水溶液やヒドラジン等のアルカリでエッチングする場合、結晶面によるエッチング速度の差が大きいため、異方性エッチングが可能となる。具体的には（１１１）結晶面のエッチング速度が最も小さいため、エッチングの進行と共に（１１１）面が平滑面として残留する構造が得られる。本実施例では、イソプロピルアルコールを含む水酸化カリウム水溶液を用いてエッチングを行った。振動板６の機械的変形特性は、該振動板の各部寸法によって決定されるため、本構成のインクジェットヘッドに要求されるインク吐出特性上から該振動板６の各部の設計寸法が決定される。本実施例では、振動板６の幅ｈを５００ミクロン、厚みｔを３０ミクロンとした。（１００）Ｓｉ基板において、（１１１）面は基板表面である（１００）面に対して結晶構造上約５５度の角度をもって交わっているため、上記のように、（１００）Ｓｉ基板中に形成する構造の寸法が決定されると、第１の基板１の厚みに対し耐エッチング材のマスクパターン寸法は一義的に決定される。図４に示すように、キャビティ５の上端の幅ｄを７４０ミクロンとし、１７０ミクロンのエッチングを施すと、幅ｈが５００ミクロン、厚みｔが３０ミクロンである振動板６が得られる。実際のエッチングでは、（１１１）面はわずかずつエッチング（アンダーカット）され、図４における寸法ｄはマスクパターン幅ｄ´より若干大きくなる。従って、マスクパターン１７の幅ｄ´は、（１１１）面１８のアンダーカット寸法の分だけ小さくしなければならないので、本実施例では７３０ミクロンとし、上記のアルカリエッチング液にて所定量（１７０ミクロン）のエッチングを行った（図３（ｄ））。
【００２３】次いで、Ｓｉ基板１上の耐エッチング材であるＳｉＯ2 膜１５及び１６をフッ酸系エッチング液により全て除去し、該Ｓｉ基板１の裏側の面に真空蒸着法により０．５ミクロンのＡｌ膜１０を形成する。前記Ａｌ膜１０は、前記振動板６と前記電極１１との間隔を規定するギャップスペーサとして機能するものである。次に、前記Ａｌ膜１０上に前記振動板６に相当する形状のフォトレジストパターン１９（図示しない）を形成し、リン酸系エッチング液にて前記Ａｌ膜１０の露出部分をエッチング除去し、フォトレジストパターン１９を除去する（図３（ｅ））。
【００２４】以上のような工程を経て、図１に示した第１の基板が形成される。
【００２５】図１に示した第２の基板２の製造工程を図５R>５に示す。
【００２６】まず、厚み１ｍｍのホウケイ酸系ガラス基板２の鏡面研磨された表側の面（図５では上側）１４に、真空蒸着法により電極１１となるＡｌ膜２０を厚み０．１ミクロンで形成する（図５（ａ））。次に、前記Ａｌ膜２０上に電極１１の形状に相当するフォトレジストパターン２２（図示しない）を形成し、前記Ａｌ膜２０の不要部分をリン酸系エッチング液によりエッチング除去し、フォトレジストパターン２２を除去し、電極１１を形成する（図５（ｂ））。
【００２７】次に、前記電極１１の保護膜として、前記ガラス基板２の表側の面１４全面に０．１ミクロンの厚みのガラス薄膜２１をスパッタリングにより形成する。スパッタリングターゲットとしては、前記ガラス基板２と同一の組成のガラスを用いた。上記の工程により第２の基板２が形成される。
【００２８】以上の工程により形成された第１の基板１及び第２の基板２は、陽極接合法により接合される。接合工程は、以下の通りである。まず、第１の基板１と第２の基板２を洗浄、乾燥後前記第１の基板１及び第２の基板２の対応するパターン同士の位置合わせを行い、両基板を重ね合わせる。次に、両基板をホットプレート上で摂氏３００度に加熱し、前記第１の基板１すなわちＳｉ基板側を正、前記第２の基板２すなわちガラス基板側を負として５００Ｖの直流電圧を１０分間印加し、接合を行った。
【００２９】次いで、Ｓｉ基板１と第３の基板３であるガラス基板３との接合を行う。ガラス基板３には、インク供給パイプ２６が接合される部分に、機械加工により貫通穴２７が穿孔されている。前記貫通穴２７と前記Ｓｉ基板１に形成されたインク室７との位置合わせを行った後、前記した陽極接合法により、前記Ｓｉ基板１と前記ガラス基板３を接合した。
【００３０】上記の工程により、前記第１の基板１と第２の基板２と第３の基板３とは積層一体化された。その接合方法は、陽極接合法によるものであり、接合のために接着剤を用いず、また、各基板やギャップスペーサであるＡｌ膜１０は、形状・厚みが変化しないため、それぞれの基板の加工上がりでの寸法精度が保たれたまま接合ができる。また、ギャップスペーサ９及び電極１１であるＡｌ膜は、真空蒸着法により厚み精度を正確に形成できるため、振動板６と電極１１とのギャップ間隔長ｇは正確に規定される。
【００３１】最後に、ノズル４の長さが設計値となるよう、ダイシング及びポリシングによりインク吐出口２８を形成し、インクタンク（図示しない）を前記インク供給パイプ２６に接続して、発振回路１２をＳｉ基板１及び電極１１に接続し、インクジェットヘッド２９が完成する。
【００３２】本実施例では、前記間隔ｇの設計値は０．５ミクロンであり、従ってギャップスペーサ９の目標厚みを０．５ミクロン、また電極１１の目標厚みを０．１ミクロン、また保護膜であるガラス薄膜２１の目標厚みを０．１ミクロンとした。
【００３３】本実施例の一連の工程により形成された１００個のインクジェットヘッドのギャップ間隔ｇの長さは、０．５±０．０５ミクロンという範囲に分布していた。また、これらのインクジェットヘッドを１００Ｖ、５ｋＨｚで駆動したところ、インク滴の吐出速度は５±０．５ｍ／ｓ、インク滴体積は（０．１±０．０１）×１０-6ｃｃという範囲に分布し、実印字試験において良好な印字が得られた。
【００３４】本実施例では、ギャップスペーサとしてＡｌ膜を用いたが、この他にＮｉ−Ｃｒ２層膜、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ、Ｆｅ等様々な金属の薄膜やＳｉ等の半導体薄膜を用いても同様の効果が得られる。
【００３５】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例に基づき詳細に説明する。
【００３６】図６は、本発明の第２の実施例におけるインクジェットヘッドの構造を分解して示す斜視図であり、一部断面を示してあるが、該インクジェットヘッドは、本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドと構造上ほぼ同一である。
【００３７】第１の基板１は、結晶面方位が（１００）である単結晶Ｓｉ基板であり、該第１の基板１上に形成されるノズル４・キャビティ５等の形成方法は、本発明の第１の実施例の場合と同様であるので説明は省略する。
【００３８】第２の基板２は、Ｓｉ単結晶基板である。本実施例においては、結晶面方位として（１００）面であるＳｉ単結晶基板を使用したが、他の結晶面方位の基板を使用することもできる。
【００３９】第２の基板２の製造工程について図７を用いて説明する。まず、（１００）面方位のＳｉ基板の一方の面３１を鏡面研磨し、厚み４００ミクロンのＳｉ基板２を形成し（図７（ａ））、該Ｓｉ基板２にＯ2 及び水蒸気雰囲気中で摂氏１１００度、４時間の熱酸化処理を施し、該Ｓｉ基板の両面に厚さ１ミクロンのＳｉＯ2 膜３２及び３３を形成する（図７（ｂ））。前記ＳｉＯ2 膜３２は、後に前記Ｓｉ基板２の鏡面である一方の面３１上に形成される電極１１と、前記Ｓｉ基板２との電気的絶縁のために使用される。
【００４０】次に、前記ＳｉＯ2 膜３２に、真空蒸着法により電極１１となるＡｌ膜３４を厚み０．１ミクロンで形成し（図７（ｃ））、該Ａｌ膜３４上に電極１１の形状に相当するフォトレジストパターン３５（図示しない）を形成し、前記Ａｌ膜３４の不要部分をリン酸系エッチング液によりエッチング除去し、フォトレジストパターン３５を除去し、電極１１を形成する（図７（ｄ））。
【００４１】次に、ＳｉＯ2 膜３２の不要部分をフッ酸系エッチング液を用いたフォト・エッチング工程により除去する（図７（ｅ））。
【００４２】次に、第１の基板１と第２の基板２との接合材及びギャップスペーサ９として機能するＡｌ膜３６を該第２の基板２上に形成する。まず、前記Ｓｉ基板２上に、空所が前記ギャップスペーサ９の所望形状であるようなフォトレジストパターン３７を形成し（図７（ｆ））、次いでＡｌ膜３６を前記フォトレジストパターン３７上に真空蒸着法により１．６２ミクロンの厚みで形成し（図７（ｇ））、続いて前記Ｓｉ基板２をアセトン中に浸漬し、超音波振動を加えて前記フォトレジストパターン３７及び前記Ａｌ膜３６のうち該フォトレジストパターン３７上に堆積した分のみを除去し、ギャップスペーサ９を形成し（図７（ｈ））、第２の基板２を得る。
【００４３】次に、以上の工程により製造された第２の基板２であるＳｉ基板と第１の基板１の、各々の対応する部位同士の位置合わせを行い両基板を重ね合わせ、ホットプレートまたはオーブン等の加熱手段により、両基板を摂氏５８５度に２０分間保持して両基板を接合し、インクジェットヘッドのギャップ部分を形成する。
【００４４】周知の通り、ＳｉとＡｌは共晶を形成する。本実施例においては、第２の基板２とＡｌ膜３６間及び第１の基板１とＡｌ膜３６間で共晶が形成され、第１の基板１と第２の基板２は強固に接合される。本実施例におけるインクジェットヘッドでは、前記振動板６と前記電極１１とのギャップ間隔長を正確に規定する必要があるが、本実施例においても、ギャップ間隔長の設計値は０．５ミクロンである。
【００４５】第１の基板１と第２の基板２とを重ね合わせた際のギャップ間隔長ｇの値は、Ａｌ膜３６の厚み１．６２ミクロンから電極１１であるＡｌ膜の厚み０．１ミクロン及びＳｉＯ2 膜３２の厚み１ミクロンを差し引いた０．５２ミクロンであるが、前記の接合条件（摂氏５８５度、２０分）によって加熱・接合を行った後には、Ａｌ膜３６の厚みは、共晶の形成により実質的には１．６ミクロンとなり、すなわちギャップ間隔長は設計値通りの０．５ミクロンとなる。
【００４６】本実施例では、ギャップスペーサとしてＡｌ膜を用いたが、この他にＳｉと共晶を形成する物質であるＡｕ、Ｓｎ、Ｇｅ、あるいはこれらの物質を含有する化合物を用いても、各々の物質または化合物に最適な圧力・温度等の接合条件により、同様にインクジェットヘッドのギャップ部が構成できる。
【００４７】また、本実施例では、ギャップスペーサであるＡｌ膜３６を第２の基板２上に形成したが、該Ａｌ膜３６を第１の基板１の裏側の面に形成しても同様の効果が得られる。
【００４８】本実施例において製造されたインクジェットヘッド１００個のギャップ間隔長ｇの実測値は、０．５±０．０５ミクロンの範囲に入っており、また、実印字試験においても良好な印字が得られた。
【００４９】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例に基づき詳細に説明する。
【００５０】本発明の第３の実施例におけるインクジェットヘッドは、本発明の第２の実施例におけるインクジェットヘッドと構造上同一であるので、図６を用いて説明する。
【００５１】第１の基板１は、結晶面方位が（１００）面である単結晶Ｓｉ基板であり、該第１の基板１上に形成されるノズル４・キャビティ５等の形成方法は、本発明の第１の実施例の場合と同様であるので説明は省略する。
【００５２】第２の基板２は、ホウケイ酸系ガラスであり、該第２の基板２の製造工程について図８を用いて説明する。
【００５３】まず、厚み１ｍｍのホウケイ酸系ガラス基板２の鏡面研磨された表側の面４１（図８では上側）に、真空蒸着法により電極１１となるＡｌ膜４２を厚み０．１ミクロンで形成し（図８（ａ））、次に前記Ａｌ膜４２上に電極１１の形状に相当するフォトレジストパターン４３（図示しない）を形成し、前記Ａｌ膜４２の不要部分をリン酸系エッチング液によりエッチング除去し、フォトレジストパターン４３を除去する（図８（ｂ））。次に、前記ガラス基板２上にギャップスペーサ９を形成する。まず、空所が前記ギャップスペーサ９の所望形状であるようなフォトレジストパターン４４を形成し（図８（ｃ））、次いでＣｒ及びＡｕからなる２層膜４５（Ｃｒ：０．０１ミクロン、Ａｕ：０．６２ミクロン）をスパッタリングにより該フォトレジストパターン４４上に形成し（図８（ｄ））、続いて前記ガラス基板２をアセトン中に浸漬し、超音波振動を加えて前記フォトレジストパターン４４及び前記Ｃｒ・Ａｕの２層膜４５のうち該フォトレジストパターン４４上に堆積した分のみを除去し、該２層膜４５をギャップスペーサ９とする（図８（ｅ））。
【００５４】以上の工程を経て第２の基板２が形成される。
【００５５】次に、以上の工程により製造された第２の基板２と第１の基板１の、各々の対応する部位同士の位置合わせを行い、両基板を重ね合わせ、ホットプレート等の加熱手段により両基板を摂氏３８０度で２０分間保持して、両基板を接合し、インクジェットヘッドのギャップ部分を形成する。
【００５６】本実施例では、ギャップスペーサであるＣｒ・Ａｕ２層膜４５のＡｕ部分とＳｉである第１の基板の裏側の面との間でＳｉ−Ａｕ共晶が形成され、両基板は強固に接合される。本実施例においても、ギャップ間隔長ｇの設計値は０．５ミクロンである。Ｃｒ・Ａｕ２層膜４５は、当初の厚みが０．６２ミクロンであったのが、前記接合条件（摂氏３８０度、２０分）による処理によりＳｉ−Ａｕ共晶が形成され、該Ｃｒ・Ａｕ２層膜４５の厚みは実質的には０．６ミクロンとなり、ギャップ間隔長ｇとしては電極１１の厚みである０．１ミクロンを差し引いた値である０．５ミクロンとなる。
【００５７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、インクジェットヘッドのギャップスペーサとして金属または半導体の薄膜を用い、陽極接合法により構成部材間の接合を行うことにより、電極と振動板間の間隔を精度良く規定することができるため、インク吐出バラツキの小さい、高性能なインクジェットヘッドを提供することができる。また、Ｓｉと共晶を形成する物質をギャップスペーサとして用い、適当な条件で構成部材間を接合することにより、電極と振動板間の間隔を精度良く規定することができ、同様に高性能なインクジェットヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの構造を分解して示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの構造の一部を拡大して示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの第１の基板の製造工程図である。
【図４】本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの各部寸法の関係を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの第２の基板の製造工程図である。
【図６】本発明の第２の実施例におけるインクジェットヘッドの構造を分解して示す斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施例におけるインクジェットヘッドの第２の基板の製造工程図である。
【図８】本発明の第３の実施例におけるインクジェットヘッドの第２の基板の製造工程図である。
【符号の説明】
１ 第１の基板
２ 第２の基板
３ 第３の基板
４ ノズル
５ キャビティ
６ 振動板
７ インク室
８ インク供給路
９ ギャップスペーサ
１１ 電極
１２ 発振回路
２６ インク供給パイプ
２７ 貫通穴
【特許請求の範囲】
【請求項１】 インクを吐出するための単一または複数のノズルと、該ノズルのそれぞれに対応する圧力室と、該圧力室の少なくとも一方の壁を構成する振動板と、該振動板に変形を生じさせる駆動手段と、該圧力室にインクを供給する共通のインク室とを備え、前記駆動手段が前記振動板を静電気力により変形させる電極からなるインクジェットヘッドにおいて、前記振動板が形成される第１の基板と、前記電極が形成される第２の基板が、金属または半導体の薄膜層を介して接合されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】 前記第１の基板がＳｉ単結晶であり、前記第２の基板はＳｉ単結晶の熱膨張率と同等の熱膨張率を有するガラスであることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】 前記第１の基板と前記第２の基板が、陽極接合法により接合されていることを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】 前記第１の基板と前記第２の基板が、共にＳｉ単結晶であることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】 前記金属または半導体の薄膜層が、金、またはアルミニウム、またはスズ、またはゲルマニウム、または金・アルミニウム・スズ・ゲルマニウムのうち少なくとも一つを含有する化合物であることを特徴とする請求項２または請求項４記載のインクジェットヘッド。
【請求項１】 インクを吐出するための単一または複数のノズルと、該ノズルのそれぞれに対応する圧力室と、該圧力室の少なくとも一方の壁を構成する振動板と、該振動板に変形を生じさせる駆動手段と、該圧力室にインクを供給する共通のインク室とを備え、前記駆動手段が前記振動板を静電気力により変形させる電極からなるインクジェットヘッドにおいて、前記振動板が形成される第１の基板と、前記電極が形成される第２の基板が、金属または半導体の薄膜層を介して接合されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】 前記第１の基板がＳｉ単結晶であり、前記第２の基板はＳｉ単結晶の熱膨張率と同等の熱膨張率を有するガラスであることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】 前記第１の基板と前記第２の基板が、陽極接合法により接合されていることを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】 前記第１の基板と前記第２の基板が、共にＳｉ単結晶であることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】 前記金属または半導体の薄膜層が、金、またはアルミニウム、またはスズ、またはゲルマニウム、または金・アルミニウム・スズ・ゲルマニウムのうち少なくとも一つを含有する化合物であることを特徴とする請求項２または請求項４記載のインクジェットヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開平６−１２６９５６
【公開日】平成６年（１９９４）５月１０日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−２８３１７５
【出願日】平成４年（１９９２）１０月２１日
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【公開日】平成６年（１９９４）５月１０日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）１０月２１日
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
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