(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルと、
前記ノズルに連通するインク流路と、
前記インク流路に隣接する基板の一の基板面に設けられた駆動電極と、
前記駆動電極が設けられた前記一の基板面に設けられて、前記基板面に対して所定の離間空間を置いて延びた片もち梁構造または両もち梁構造の振動板部と、
前記駆動電極とのギャップの少なくとも一部にインクが進入可能となるように前記駆動電極に対向して前記振動板部に設けられた共通電極と、を有し、
前記駆動電極と前記共通電極との間に電圧を印加し静電気力で前記振動板を変形させて、インク流路内部に供給されたインクを前記ノズルから飛翔させることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記離間空間は、前記一の基板面上に犠牲層を形成し、その上部に前記振動板部を形成する層を形成した後に、前記犠牲層をエッチング除去することで形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電気力で振動板を変形させてインクを飛翔させる方式のインクジェットヘッド記録装置に係り、特に、対向電極間ギャップを広くしても比較的低電圧で駆動可能なインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置は、記録時の騒音が極めて小さいこと、高速印字が可能であること、インクの自由度が高く安価な普通紙を使用できることなど多くの利点を有する。この中でも記録の必要な時にのみインク液滴を吐出する、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液滴の回収を必要としないため、現在主流となってきてきている。
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させる方式などがある。
しかしながら、前者の圧電素子を用いる方式においては、インク室に圧電素子のチップを取り付ける作業（接着、位置合わせ等）が難しく、また高密度化に伴い圧電素子の発生力が小さくなるという欠点があった。
【０００３】
また、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、圧電素子を駆動源とする方式における問題は生じないが、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ため、インクジェットヘッドの寿命が短いという欠点があった。
さらに、駆動手段に静電気力を利用したインクジェット記録装置（以下、「静電型インクジェット記録装置」と呼ぶ。）も提唱されている（例えば、特開平７−２１４７６９号公報）。この静電型インクジェット記録装置においては、インクジェットヘッドを半導体の製造工程と同様の工程で製造することができ、また、小形化が容易であるなどの特徴を有する。
【０００４】
静電型インクジェット記録装置は、静電気力で振動板を変形させてインクを飛翔させるために、振動板と基板の間に狭いギャップを設け、この振動板と基板との対向する面にそれぞれ設けられた対向電極間に電圧を印加するというものである。
【０００５】
図１は、静電型インクジェット記録装置のインクジェットヘッドの従来例における構造を示す断面図である。
【０００６】
この従来例のインクジェットヘッド１３１は、図示側面側に設けられているノズル１５４、ノズル１５４からインクを吐出させるためにその内圧を可変する振動板１５５を備えた加圧室１５１、加圧室１５１へインクを供給するためにインクを蓄えておく共通インク室１５２、共通インク室１５２内のインクを加圧室１５１へ導くインレット１５３、および振動板１５５に設けられた第１電極である共通電極１５６と対向する位置に空間１７１により隔てられた第２電極である駆動電極１７２を有している。なお、図中、符号１５０は所望形状のインク流路を形成するためのチャネルプレート、６０はインク流路の上部壁面を形成するカバープレート、７０は振動板下方に空間および駆動電極を設けるための下部基板をそれぞれ示すものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平７−２１４７６９号公報などに開示されるような従来の静電型インクジェット記録装置のインクジェットヘッドにおいては、対向電極間のギャップは、図１に示すように独立した密閉系の空間１７１とされていた。
【０００８】
このように電極間ギャップが空隙部であるため、ギャップ間の誘電率が高く、従来構成のものにおいては、インクを飛翔させるためには、▲１▼広いギャップ間隔を採択する代わりに高電圧（例えば、２００〜３００Ｖ）で駆動するか、▲２▼低電圧で駆動可能とするために比較的狭いギャップ間隔（例えば、０．３μｍ）を全域にわたり正確に形成するかのいずれかを採択する必要があった。
【０００９】
ところが▲１▼は駆動回路の問題から実質上このような高電圧を使用することは困難であり、一方、▲２▼は（ａ）非常に精度の高い加工が必要となり、また（ｂ）あまりにギャップ間隔を狭くしすぎると駆動時に電極同士が当接してしまうおそれがあるので電極保護膜などを設ける必要性が生じ、さらに（ｃ）振動板の変位によってギャップ間隔が大幅に縮まると、電界強度がだんだん高まって振動板が加速的に引き寄せられ、激しく基板にぶつかるおそれ生じ、ヘッドの耐用期間が減じられるなどといった問題があって、いずれも大きな課題となってしまう。
【００１０】
従って、本発明は、上記問題点に鑑み、本発明は改良された静電型インクジェット記録装置を提供することを課題とするものである。本発明はまた、電極間ギャップを広くしても比較的低電圧で駆動可能なインクジェット記録装置を提供することを課題とする。本発明はさらに、製造過程において、電極間ギャップを精度良く形成することができるインクジェット記録装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【解決を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明は、以下に示すような特徴を有する。
【００１２】
（１）  ノズルと、前記ノズルに連通するインク流路と、前記インク流路に隣接する基板の一の基板面に設けられた駆動電極と、前記駆動電極が設けられた前記一の基板面に設けられて、前記基板面に対して所定の離間空間を置いて延びた片もち梁構造または両もち梁構造の振動板部と、前記駆動電極とのギャップの少なくとも一部にインクが進入可能となるように前記駆動電極に対向して前記振動板部に設けられた共通電極と、を有し、前記駆動電極と前記共通電極との間に電圧を印加し静電気力で前記振動板を変形させて、インク流路内部に供給されたインクを前記ノズルから飛翔させることを特徴とするインクジェット記録装置。
【００１４】
（２）  前記離間空間は、前記一の基板面上に犠牲層を形成し、その上部に前記振動板部を形成する層を形成した後に、前記犠牲層をエッチング除去することで形成されたものであることを特徴とする上記（１）に記載のインクジェット記録装置。
【００１５】
【作用】
本発明のインクジェット記録装置においては、上記したように電極間のギャップに、インク流路よりインクが侵入できるような構造とされており、インク充填により、電極間のギャップに何も充填しない場合（空気充填）と比べて、同じ電極間ギャップであっても電界強度を大幅に向上できる。
【００１６】
以下に振動板を変形させる圧力の式（式（１））を記す。
【００１７】
【数１】
Ｐ＝１／２・εｒε０｛Ｖ／（ｄ−δ）｝＾２  …（１）
ここで、Ｐ：圧力、εｒ ：比誘電率、ε０：真空の誘電率（＝8.854×10-12F/m）、Ｖ：電圧、ｄ：電極間ギャップ、δ：基準位置からの変位量である。
【００１８】
この式からわかるように、インクの比誘電率は約６０、空気の比誘電率は１であることより、所定圧力を得るための電圧値は約１／７．７倍と、低電圧での駆動が可能になる。また、逆に同じ印加電圧ならギャップ間隔を７．７倍に広げることができる。
【００１９】
また本発明においては、電極間ギャップはインク流路に連通している構造とされ、振動板が変形しやすいようにされている。これはギャップが密閉系では、ギャップ間にインクがあることにより振動板の変位が阻害されるためである。従って、ギャップ間隔が広がっても振動板の変位量、変形後の弾性力の低下の虞れがない。
【００２０】
このようなインク流路と電極間ギャップとの連通を図るためには、連通孔ないしはスリット等が設けられていれば良いが、振動板が片もち梁または両もち梁構造とされていると、振動板の変位が良好となり、またインクの流通も良好なものとなる。
【００２１】
また、電極間ギャップを形成するために、ギャップ（離間空間）となる部分に予め犠牲層を形成しておき、その上部に前記振動板部となる層を重ねて形成した後に、前記犠牲層をエッチング除去することで、電極間ギャップを形成すれば、間隔が非常に狭くとも、高精度にバラツキなくギャップを形成でき、振動板の変位量に関する個々のヘッド内、および複数のヘッド間におけるバラツキがなくなり、信頼性が向上する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態を例示することによって具体的に説明する。
【００２３】
上記したように本発明のインクジェット記録装置は、ノズルと、前記ノズルに連通するインク流路と、前記インク流路の壁面の一部に設けられた振動板部と、前記振動板における前記インク流路の内面となる面とは反対側の面に対して所定の離間空間をおいて配置された対向壁面部と、前記振動板部および前記対向壁面部にそれぞれ設けられた互いに対向する電極とを有し、前記対向電極間に電圧を印加し静電気力で前記振動板を変形させて、インク流路内部に供給されたインクを前記ノズルから飛翔させる静電型インクジェット記録装置であって、比較的広い電極間ギャップで低電圧駆動できるような構成としたものである。
【００２４】
図２は、本発明に係るインクジェット記録装置のインクジェットヘッドの一実施形態における構造を示す垂直断面図である。この実施形態においては、振動板の部位にインク流路と電極間ギャップとなる空間との連通が図れるようにされている以外は、図１に示した従来例構造のものとほぼ同様に、インクジェットヘッド３１は、図示側面側に設けられているノズル５４、ノズル５４からインクを吐出させるためにその内圧を可変する振動板８５を備えた加圧室５１、加圧室５１へインクを供給するためにインクを蓄えておく共通インク室５２、共通インク室５２内のインクを加圧室５１へ導くインレット５３、および振動板８５に設けられた第１電極である共通電極８６と対向する位置に空間７１により隔てられた第２電極である駆動電極７２を有している。なお、図中、符号５０は所望形状のインク流路を形成するためのチャネルプレート、符号６０はインク流路の上部壁面を形成するカバープレートであり、符号６１はカバープレートを貫通して設けられた共通インク供給口であり、また符号７０は下部基板である。この実施形態において、前記対向壁面部は、符号７０で示される下部基板の図示上面部である。
【００２５】
また、図３は、同実施態様のチャネルプレートにおける水平断面図である。図３に図示するように、同実施態様において、前記インク流路は、カバープレートに開口された共通インク供給口（図２の符号６１）に連通する共通インク供給流路５７から、共通インク室５２へと至り、さらにこれより複数のインレット５３によって分岐して複数の加圧室５１に至り、最終的に複数のノズル５４へとつながるように構成されている。
【００２６】
本発明を詳細に説明するにあたって、まずこの方式の駆動原理について説明する。この方式においては、対向電極８６、７２間に電圧を印加することにより、静電気力によって振動板８５が対向壁面部（下部基板７０）方向に引き付けられる。このとき、インクは共通インク室から加圧室内に引き込まれる。次に、対向電圧間に印加した電圧を急激に除去することにより、振動板がそれ自身の剛性による復元力によって加圧室の容積を急峻に収縮させて、インクをノズル５４から飛翔させるものである。
【００２７】
このとき、インクを正常に吐出させるには、「振動板の変位体積」および「振動板の復元圧力」の２つが共に所定の値を満足する必要がある。
【００２８】
ここで、「変位体積」については飛翔させるインク液滴の体積によって設定すべき項目である。一方、「復元圧力」は、インクを加速するのに必要な圧力以上に設定する必要がある。この値は、例えば、現在最も一般的な、水系インクでドット径数十μｍの印字を行う場合、およそ０．３（Ｍｐａ）程度になる。この圧力は、振動板の材質や厚みなどにかかわらず、電界強度によって、前記した式（１）によって決まる。
【００２９】
ところで、図１に示す従来例のように電極間ギャップが空隙である場合、ギャップ間の誘電率は、真空の誘電率とほぼ等しくなる。従って、式（１）で発生圧力：Ｐを０．３（Ｍｐａ）以上にするには、電界強度：｛Ｖ／（ｄ−δ）｝≧２６０（ｖ／μｍ）以上である必要がある。そこで仮に電源電圧を５０ｖで駆動しようとすると、変形後のギャップ間隔を０．２（μｍ）以下にする必要が生じるので非常に高度な加工が必要となってくる。
【００３０】
そこで本発明のインクジェット記録装置おいては、低電圧で駆動するために電極間ギャップにインクを侵入させる構造としたものである。
【００３１】
インクジェットインクの比誘電率εｒは、代表的には、例えば、εｒ ＝６０であるので、前記式（１）より必要な電界強度はこの平方根分の１に相当する３３．６（ｖ／μｍ）で良い。従って、電源電圧を５０ｖで駆動する場合、変形後のギャップ間隔を１．５（μｍ）程度とすれば良く、加工は容易である。一方、変形後のギャップ間隔が０．２（μｍ）の場合、駆動電圧は６．５（ｖ）で良くなる。
【００３２】
図２および３に示す実施形態においては、振動板８５は、後述するように下部基板上に犠牲層を形成し、その上部に前記振動板部を形成する層を形成した後に、前記犠牲層をエッチング除去することで形成されたものであり、加圧室５１の共通インク室側に位置する一辺のみにおいて柱状部位８７により下部基板７０側に支持され下部基板上面とは離間された矩形の水平膜状物であって、この矩形の水平膜状物の外輪郭は、チャネルプレート５０の孔路における加圧室部の内輪郭よりも小さいものであるから、下部基板７０とチャネルプレート５０とを接合した図２に図示する状態において、当該矩形の水平膜状物の残りの三辺部は、隣接するインク流路内面となるチャネルプレート５０の孔路内面とは接しない。結局のところ、加圧室部の底面を構成する振動板８５は、一辺方向のみにおいて前記インク流路の隣接する内面と連続し、他の三辺方向においてはスリット状の間隙８８をもって不連続とされてなる片もち梁構造を呈している。
【００３３】
そして、この間隙８８によって、空間７１（電極間ギャップ）は、インク流路と連通し、インクが侵入可能な構造となっている。
【００３４】
しかしながら、本発明において、インク流路と電極間ギャップとの連通は、電極間ギャップにインクが侵入（充填）でき、かつ振動板変形時のギャップ内の圧力が逃げ得るという条件が満たされる限り、その形態は特に限定されるものではなく、図２および図３に示す実施形態におけるように、振動板を片もち梁構造とする構成以外にも、振動板を両もち梁構造として同様のスリット状間隙を形成して連通させる、振動板の適当な部位に貫通孔を設ける、あるいは図４に示す別の実施形態におけるような構成などを採り得る。
【００３５】
この図４に示す本発明に係るインクジェット記録装置の別の実施形態においては、チャネルプレート５０内に設けられたインク流路形成のための図示上下方向に貫通する孔部の図示下方側の開口端を完全に塞ぐものとして、振動板８５（および共通電極８６）が接合されている。一方、チャネルプレート５０の図示上下方向の中間部に、この振動板５５の面と並行する孔部中心側に突出するような壁面部５８が設けられている。なおこの壁面部５８は、チャネルプレート５０の図示上下方向に貫通する孔路を完全に塞ぐものではなく、壁面部５８の中央には図示上下方向の連通を図るための開口が残されている。そして、この壁面部５８を振動板８５（および共通電極８６）に対する前記対向壁面部として、この図示下面側に駆動電極５９を形成している。このように、図４に示す実施形態においては、振動板はその全周にわたりインク流路の隣接内面と液密に連続させる代わりに、振動板に対する対向壁面部をインク流路内部側にインク流路の液流通性を完全に阻害しない状態で配し、インク流路と電極間ギャップとの連通性図っている。
【００３６】
次に、本発明に係るインクジェット記録装置の製造方法について説明する。
【００３７】
本発明に係るインクジェット記録装置は、いわゆる半導体装置製造プロセスやマイクロマシーン製造プロセスなどを利用して製造することができ、その方法は様々であるが、ここでは、その一例について説明する。なお、本発明は以下で例示するような製造方法に何ら限定されるものではない。
【００３８】
図５〜６は、図２および３に示した本発明に係るインクジェットヘッドの一実施形態に使用される基板の加工工程を示す図面である。
【００３９】
図２および３に示した実施形態のインクジェットヘッド３１は３つの基板から作製される。上記に説明した図３を参照すれば、加圧室５１、共通インク室５２、インレット５３およびノズル５４の主として側壁部を形成するチャネルプレート５０と、このチャネルプレート５０の図示上側を覆う天板６０と、駆動電極７２、およびその上部に犠牲層エッチングにより形成される所定の空間７１をもって離間して振動板８５ないし共通電極８６を形成するための下部基板７０とからなる。
【００４０】
まず、図５（ａ）に示すように下部基板７０としては、シリコンウェハーが用いられ、このシリコンウェハー上部に、スパッタ法、蒸着法、スクリーン印刷法、ＣＶＤ法等によって、例えば、ＩＴＯ、Ａｕ、ＣｕＡｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｍｏ等からなる駆動電極７２形成のための電極膜を形成する。なお、電極膜の膜厚は、特に限定されるものではないが、例えば、０．１〜２μｍ程度とされる。なお、この実施形態においてはＣｒＡｕ膜をスパッタ法により２μｍの膜厚に成膜させた。
【００４１】
次いで、図６（ｂ）に示すように電極膜上全面に保護膜７３を製膜する。保護膜７３の形成は、上記と同様に、例えば、スパッタ法、蒸着法、スクリーン印刷法、ＣＶＤ法等によって、 ＳｉＯ２、Ｓｉ２Ｎ４、ＳｉＣ、Ｔａ２Ｏ５およびＡｌ２Ｏ３等の材質を用いて行われ得る。これ以外の方法、例えばコーティング法等などによって前記以外の材質。例えば各種樹脂等によって保護膜を形成することも可能であるが、均質でかつ精度良く保護膜を形成する上からは、前記した方法および材質を選択することが望ましい。また、保護膜の膜厚は、特に限定されるものではないが、例えば、０．１〜２μｍ程度のものであることが望ましい。膜厚がこれよりも極端薄いものであると、駆動電極を全面にわたり均一に被覆できない虞れがあり、一方、極端に厚いものであると、デバイスの小型化が困難となると共に、インクジェットヘッドの駆動電圧が高くなる虞れがある。
【００４２】
なお、この実施形態においてはＳｉ２Ｎ４膜をＬＰＣＶＤ法により０．１７５μｍの膜厚に成膜させた。
【００４３】
次いで、例えば、フォトレジストを用いた適当なエッチング法によって所望形状にパターニングして、駆動電極７２およびその上部を覆う保護膜７３を形成する。例えば、この実施態様においては、前記Ｓｉ２Ｎ４膜上部にスピンコーターを用いてレジストを塗布後、アライナーによってレジストの所定部分のみを露光し、現像して所望パターン化し、このレジストをマスクとしてまず、ＲＩＥによるＳｉ２Ｎ４膜エッチング、さらに硝酸セリウムアンモノをエッチング液とするＣｒＡｕ膜エッチングを行い、最後にレジストを剥離して、図５（ｃ）に示すようなパターンの駆動電極７２およびその上部を覆う保護膜７３を形成した。
【００４４】
次いで、図５（ｄ）に示すように、基板全面上に犠牲層７４を成膜する。犠牲層は、後述する振動板８５ないし共通電極８６を形成するための構造材、および犠牲層エッチングに使用されるエッチング液の組合せで、犠牲層エッチングにおいて犠牲層のみを選択的に除去でき、当該犠牲層が除去された部位に所望の空間７１（電極間ギャップ）を形成できる限りにおいて、特に限定されるものではなく、例えば、次の表に示されるような組合せが例示できる。
【００４５】
【表１】
0003867399.tif 000002
【００４６】
なお犠牲層７４の形成は、例えば、スパッタ法、蒸着法、スクリーン印刷法、ＣＶＤ法等、スピンコーティング法などによって行われ得る。また、犠牲層７４は、その下部に形成された保護膜７３とは、異なる材質とすることが望ましい。
【００４７】
また、犠牲層７４の膜厚は、後の犠牲層エッチングによるこの膜の除去によって形成される空間７１の距離、すなわち、電極間ギャップを決定するものであるから、必要とされる振動板の変位体積、振動板の復元圧力、使用しようとする駆動電圧等に応じて、適正なものとする必要があり、例えば、０．１〜５μｍ程度、好ましくはより低い駆動電圧で駆動することができるように、０．１〜２μｍ程度とすることが望ましい。
【００４８】
なお、この実施形態においては、犠牲層７４としてＳｉＯ２膜をＬＰＣＶＤ法により０．５μｍの膜厚に成膜させた。
【００４９】
次いで、例えば、フォトレジストを用いた適当なエッチング法によって犠牲層７４を、図５（ｅ）に示すように駆動電極７２の一部のみを覆う所望形状にパターニングする。例えば、この実施態様においては、前記ＳｉＯ２膜上部にスピンコーターを用いてレジストを塗布後、アライナーによってレジストの所定部分のみを露光し、現像して所望パターン化し、このレジストをマスクとして、ＲＩＥによるＳｉＯ２膜エッチングを行い、最後にレジストを剥離した。
【００５０】
次いで、形成した犠牲層７４に対し、上記したような適当な組合せとなる材質によりなる構造材膜８０を、図５（ｆ）に示すように、基板上全面に成膜する。この構造材膜８０の膜厚としては、特に限定されるものではないが、例えば、０．５〜５０μｍ程度、好ましくは、１〜３０μｍ程度とすることが望ましい。
【００５１】
なお、この実施形態においては、構造材膜８０としてボロンドープ多結晶シリコン膜をエピタキシャル装置を用いて、３μｍの膜厚に成長させた。
【００５２】
次いで、例えば、フォトレジストを用いた適当なエッチング法によって構造材膜８０、図５（ｇ）に示すように所望形状にパターニングし振動板８５（共通電極８６）を形成する。
【００５３】
最後に、犠牲層エッチングを上記したような適当な組合せとなるエッチング剤を用いて実施して犠牲層７４のみを除去し、図５（ｈ）に示すように、犠牲層７４が取り除かれた部位に所望の空間７１（電極間ギャップ）を形成する。
【００５４】
なお、この実施形態においては、エッチング剤としてフッ酸を用い、犠牲層７４としてのＳｉＯ２ボロンドープ多結晶シリコン膜を選択的に除去した。
【００５５】
次に、チャネルプレート５０の形成について説明する。
【００５６】
チャネルプレート５０の形成には、図６（ａ）に図示するように予め５０〜５００μｍ程度、例えばこの実施形態においては２００μｍにラッピングしたシリコン基板１００を使用する。そして、シリコン基板１００の全面に、熱酸化法により０．１〜１０μｍ程度、例えば１．０μｍの膜厚の酸化膜１０１を形成する。
【００５７】
次いで、図６（ｂ）に図示するように、さらにシリコン基板１００の全面おいてこの酸化膜の上部に、さらにＰ−ＣＶＤ法により、０．０５〜５μｍ程度、例えば０．１７μｍの膜厚の窒化膜１０２を形成する。
【００５８】
次に、図６（ｃ）に図示するように、シリコン基板１００両面に、スピンコーターを用いてレジスト１０３を塗布する。そして、まず図示下側面において、このレジストを所定パターンに露光・現像し、これをマスクとして図６（ｄ）に示すようにＲＩＥによりまず窒化膜１０２をエッチングし、さらにフッ酸を用いて図６（ｅ）に示すように、酸化膜１０１をエッチングし、シリコン基板１００の図示下面側において、前記窒化膜および酸化膜に、加圧室５１、共通インク室５２の形状を規定するための開口を設け、エッチングマスクとする。レジストを剥離した後、パターニングされた酸化膜１０１により形成されたエッチングマスクを有するシリコン基板１００を、例えば、ＫＯＨ水溶液−イソプロピルアルコール系、エチレンジアミン−ピロカテコール系、硝酸銅−酢酸系などのエッチング液を用いて、異方性エッチングし、図６（ｆ）に示すような所望の流路形状（加圧室、共通インク室部位）をシリコン基板１００に形成する。ここで使用したシリコン基板１００は、基板表面が（１１０）面または（１００）面を有するものである。例えばＫＯＨ水溶液による異方性エッチングは、シリコン基板の（１１１）面が露出することにより自動的にエッチングが停止するため、前記エッチングマスクの形成時において、加圧室５１、共通インク供給室５２となる部分の開口の大きさを調整することにより、これらの部分におけるエッチング深さを所望の深さとすることができる。なお、この実施形態においては、４５重量％ＫＯＨ水溶液をエッチング剤として用い、１７５μｍの深さでエッチングした。また、この異方性エッチングによって、加圧室５１、インク供給室５２の側壁部分は（１１１）面が露出することにより、適度なテーパが形成される。
【００５９】
次いで、シリコン基板１００の図示上面側にレジストを塗布した後、このレジストを所定パターンに露光・現像し、これをマスクとしてＲＩＥによりまず窒化膜１０２をエッチングし、さらにフッ酸を用いて、酸化膜１０１をエッチングし、図６（ｇ）に示すようにシリコン基板１００の図示上面側において、前記窒化膜および酸化膜に、インレット５３、およびノズル５４の形状を規定するための開口を設け、エッチングマスクとする。レジストを剥離した後、パターニングされた酸化膜により形成されたエッチングマスクを有するシリコン基板１００を、前記と同様に異方性エッチングし、図６（ｈ）に示すような所望の流路形状をシリコン基板１００に形成する。なお、この実施形態においては、１７重量％ＫＯＨ水溶液をエッチング剤として用い、２５μｍの深さでエッチングした。
【００６０】
その後、エッチングマスクとして使用した窒化膜を熱リン酸処理にて、また酸化膜をフッ酸（この実施形態においては２５重量％濃度を使用）して、それぞれ剥離除去し、最後に熱酸化炉においてシリコン基板表面全面に酸化膜を成膜し、流路内親水化を行い、図６（ｉ）に示すように、加圧室５１、共通インク供給室５２、インレット５３およびノズル５４となる孔路がシリコン基板に形成されたチャネルプレート５０が得られる。
【００６１】
なお、上述においてはシリコン基板１００の化学エッチングにおける面方位依存性を利用して、所望形状に加工したが、その加工方法としてはこのような方法に限定されるものではない。例えば、より制御性の良好なドライエッチングプロセスを利用して、同様の構造を作製することも可能である。
【００６２】
天板６０は、ガラス基板（ホウケイ酸ガラス）を使用して、共通インク室５２上部にインクカセットからのインクを導入させるためのインク供給口６１を形成したものである。
【００６３】
最後に、上記のごとく、それぞれ形成したチャネルプレート５０、ガラス基板７０および天板６０を図２に示したようなサンドイッチ構造となるように陽極接合し、振動板８５に形成したコンタクトラインと、ガラス基板７０に形成したコンタクトラインとにそれぞれ配線を接続して、インクジェットヘッドが完成する。
【００６４】
なお、本実施形態においては、下部基板７０およびチャネルプレート５０としてシリコン基板が、また天板６０の材料として、ガラス基板を用いたが、本発明においては、これらの各基板の材質としては、例示した実施形態に何ら限定されるものではなく、下部基板７０としてシリコン基板に代えて、ガラス基板、あるいは各種セラミックス、各種金属、各種樹脂組成物などを用いることが、また、チャンネルプレート５０としても加圧室５１等の基本的な形状を形成することができる限り、シリコン基板に代えて、ガラス、セラミックス、金属、樹脂組成物などを、さらに天板６０としても、ガラス基板に代えて、シリコン基板、セラミックス、金属、樹脂組成物などを、それぞれ用いることができる。さらに、各電極を構成する材質および各基板相互の接続方法としても上記に例示した実施形態におけるものに限定されるものではない。
【００６５】
また、本発明に係るインクジェット記録装置は、振動板部とこれに対向する壁面との間に設けられた離間空間が、インク流路と連通され、対向電極間のギャップの少なくとも一部にインクが侵入可能とされていれば、その構造上においても例示した実施形態ものに何ら限定されるものではない。例えば、先にも説明したようにインク流路と電極間ギャップとの連通は、種々の部位に形成された種々の形状の孔部、スリット等を介して行うことができ、また振動板は、図２ないし３に実施形態においては、下部基板側に犠牲層を介して成膜した構造体膜によって形成したが、図１に示す従来例における構造のごとくチャネルプレートの一部に形成することも可能であり、さらに電極間ギャップとなる空間についても、上記実施継体においては犠牲層エッチングによって形成しているが、下部基板の上面部ないしはチャネルプレートの下面部をエッチング等によって掘り下げることで、あるいは下部基板とチャネルプレートとの間にギャップ形成のための適当な枠状のスペーサーを配することなどによって形成可能である。
【００６６】
さらに、図２ないし３に示す実施形態においては、加圧室５１に連通するノズル５４の軸線が、振動板８５の膜厚方向と略垂直方向に位置する構成とされているが、図４に示す別の実施形態におけるように、振動板８５の膜厚方向と略並行方向に軸線を有するノズルを設けてなる（ノズルが天板６０に開口される。）ような構成を採択することが可能であり、また、例えば、１つの加圧室に対して複数の振動板が存在する構成等、各種の変更が可能である。
【００６７】
図７は、本発明のインクジェット記録装置を搭載するインクジェットプリンタの一例に関する概略構成を説明するための斜視図である。
【００６８】
インクジェットプリンタ１は、用紙やＯＨＰシートなどの記録媒体である記録シート２に印字するものであって、インクジェットヘッド走査系と記録シート送り系とから構成される。
【００６９】
インクジェットヘッド走査系は、本発明に係る静電型インクジェットヘッドを１色分ないしは複数色（例えば、４色、７色等）分含むヘッドユニット３と、ヘッドユニット３を保持するキャリッジ４と、キャリッジ４を記録シート２の記録面に平行に往復移動させるためのスキャンシャフト５及びガイド軸６と、キャリッジ４をガイド軸６に沿って往復駆動するパルスモータ７と、パルスモータ７の回転をキャリッジ４の往復運動に変えるためのアイドルプーリ８、タイミングベルト９とから構成される。
【００７０】
また、記録シート送り系は、記録シート２を搬送経路に沿って案内するガイド板を兼ねるプラテン１０と、プラテン１０との間の記録シート２を押さえて浮きを防止する紙押さえ板１１と、記録シート２を排出するための排出ローラ１２、排紙押さえローラ１３と、ヘッドユニット３のインクを吐出するノズル面を洗浄しインク吐出不良を良好な状態に回復させるメンテナンス装置１４と、記録シート２を手動で搬送するための紙送りノブ１５とから構成される。
【００７１】
記録シート２は、図示しない手差しあるいはカットシートフィーダ等の給紙装置によって、ヘッドユニット３とプラテン１０とが対向する記録部へ送り込まれる。この際、図示しない紙送りローラの回転量が制御され、記録部への搬送が制御される。
【００７２】
ヘッドユニット３のインクジェットヘッドは、前記したような作動原理によって、ノズルからインクを吐出させ、記録シート２への記録が行なわれる。
【００７３】
キャリッジ４は、パルスモータ７、アイドルプーリ８、タイミングベルト９により、記録シート２を横方向に走査（主走査）し、キャリッジ４に取り付けられたヘッドユニット３は１ライン分の画像を記録する。１ライン分の記録が終わるごとに、記録シート２は縦方向に送られ（副走査）、次のラインへの記録がされる。
【００７４】
このようにして記録シート２に画像が記録され、記録部を通過した記録シート２は、その搬送方向下流側に配置された排出ローラ１２とこれに一定の圧力で接する排紙押さえローラ１３とによって排出される。
【００７５】
図８は、図７に示したヘッドユニット３の１色分のプリントヘッド３１を含むキャリッジ４周辺の構成を説明するための斜視図である。
【００７６】
キャリッジ４周辺には、インクを収容し通気口４０４を有するインクカートリッジ４０３と、インクカートリッジ４０３を収納するケーシング４０１、ケーシング蓋４０５と、インクカートリッジ４０３を着脱可能にしつつインクをプリントヘッド３１に供給するインク供給管４０２と、ケーシング蓋４０５を閉じた際ケーシング４０１にケーシング蓋４０５を固定するためのフック４０６、蓋止め４０７と、インクカートリッジ４０３を収納する向き（矢印Ｄ３の向き）とは反対の向きにインクカートリッジ４０３を付勢しつつインクカートリッジ４０３をケーシング蓋４０５との間でケーシング４０１内に保持する押さえバネ４０８とが設けられる。
【００７７】
このような構成のキャリッジ４がスキャン方向（矢印Ｄ１の向き）に移動することによって記録シート２は主走査されることになる。また、記録シート２が送られることによって副走査方向（矢印Ｄ２の向き）に印字されることになる。
【００７８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、上記したように電極間のギャップに、インク流路よりインクが侵入できるような構造とされており、インク充填により、電極間のギャップに何も充填しない場合（空気充填）と比べて、同じ電極間ギャップであっても電界強度を大幅に向上でき、極めて低い駆動電圧にて作動させることができる。逆に電極間ギャップをある程度大きくしても十分に低い駆動電圧にて作動させることができる。また本発明においては、電極間ギャップはインク流路に連通している構造とされ、振動板が変形しやすいようにされているため、ギャップ間隔が広がっても振動板の変位量、変形後の弾性力の低下の虞れがない。
【００７９】
さらに本発明において振動板が片もち梁または両もち梁構造とされていると、振動板の変位が良好となり、またインクの流通も良好なものとなる。
【００８０】
また、本発明において電極間ギャップを犠牲層をエッチング除去することで形成すれば、間隔が非常に狭くとも、高精度にバラツキなくギャップを形成でき、振動板の変位量に関する個々のヘッド内、および複数のヘッド間におけるバラツキがなくなり、信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  インクジェットヘッドの従来例の構造を示す断面図である。
【図２】  本発明の一実施形態におけるインクジェットヘッドの構造を示す垂直断面図である。
【図３】  同実施形態におけるインクジェットヘッドの構造を示す水平断面図である。
【図４】  本発明の別の実施形態におけるインクジェットヘッドの構造を示す断面図である。
【図５】  （ａ）〜（ｈ）は図３に示す実施形態におけるインクジェットヘッドの基板の作製工程を示す図である。
【図６】  （ａ）〜（ｉ）は同実施形態におけるインクジェットヘッドの別の基板の作製工程を示す図である。
【図７】  インクジェットプリンタの概略構成を説明するための斜視図である。
【図８】  図１に示したヘッドユニットの１色分のプリントヘッドを含むキャリッジ周辺の構成を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
３１…インクジェットヘッド、
５１…加圧室、
５２…インク供給室、
５４…ノズル、
７１…空間（電極間ギャップ）、
７２…駆動電極、
８５…振動板、
８６…共通電極、
８８…間隙（連通部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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