(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルと、該ノズルに連通するインク流路と、該インク流路の一部に設けられた振動板と、該振動板に設けられた振動板電極とを有する第１の基板と、上記振動板電極に対向して設けられた対向電極を有する第２の基板とを接合してなり、上記振動板電極と上記対向電極間にパルス電圧を印加し、上記振動板を静電気力により変形させ、この変形によって上記ノズルからインク滴を記録紙に向けて吐出し印刷を行うインクジェットヘッドの製造方法において、
上記第２の基板に形成した凹部に上記対向電極をその凹部から盛り上がった状態に形成し、この対向電極の表面を上記第２の基板の凹部形成面と共に所定の表面粗さとなるように研磨した後、この第２の基板を上記第１の基板と接合することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２】
上記第２の基板及び上記対向電極の研磨面の表面粗さが数ナノメートル以下であることを特徴とする請求項１のインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電アクチュエータ方式のインクジェットヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、静電アクチュエータ方式のインクジェットヘッドとして、例えば図５に示すインクジェットヘッド１００が提案されている。このインクジェットヘッド１００は、カバープレート１２、チャンネルプレート１４及び基板１６を一体接合して構成されている。
【０００３】
上記チャンネルプレート１４はシリコンプレートからなり、異方性エッチングにより複数の溝部が形成されている。これら溝部が上記カバープレート１２によって覆われることによりそれぞれ、インクを収容するインクチャンネル１８、インクチャンネル１８内のインクを液滴として吐出するノズル２２、インクチャンネル１８に補給されるインクを収容する共通インク室２６、及びインクチャンネル１８と共通インク室２６とを連通させるインレット３０になっている。
【０００４】
インクチャンネル１８の底部は振動板１９となっており、この振動板１９のインクチャンネル１８とは反対側の表面に共通電極３４が形成されている。一方、基板１６には、インクチャンネル１８の長手方向（図５において左右方向）に沿って延びる浅い凹部３６が形成され、この凹部３６内に駆動電極３８が上記共通電極３４に対向して形成されている。
【０００５】
上記構成のインクジェットヘッド１００では、共通電極３４と駆動電極３８とに異なる極性の電圧をそれぞれ印加すると、静電吸引力により両電極３４、３８が引き合うために振動板１９が駆動電極３８側に撓み変形する。この変形によってインクチャンネル１８内の容積が増加し、それに伴ってインレット３０を介して共通インク室２６からインクチャンネル１８にインクが引き込まれる。そして各電極３４、３８への電圧印加が解除されると、振動板１９はそれ自体の弾性により変形前の状態に復帰する。このとき、インクチャンネル１８内のインクが加圧され、ノズル２２からインク滴が吐出されるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記インクジェットヘッド１００では、共通電極３４と駆動電極３８との間のギャップｇが例えば０．２μｍと極めて狭く設定されているため、印刷やスパッタリング等により形成される駆動電極３８の表面の凹凸が微小であっても、ヘッド組立時や振動板１９の変形時に駆動電極３８が共通電極３４に接触して電気的短絡が発生する場合があり、そのヘッドが使用できなくなるという問題があった。
【０００７】
また、図５に示すように、駆動電極３８及び基板１６の表面はチャンネルプレート１４との接合面となるため、駆動電極３８及び基板１６の表面粗さが粗いと接合強度が低下するという問題もあった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上記各問題を解決するため、ノズルと、該ノズルに連通するインク流路と、該インク流路の一部に設けられた振動板と、該振動板に設けられた振動板電極とを有する第１の基板と、上記振動板電極に対向して設けられた対向電極を有する第２の基板とを接合してなり、上記振動板電極と上記対向電極間にパルス電圧を印加し、上記振動板を静電気力により変形させ、この変形によって上記ノズルからインク滴を記録紙に向けて吐出し印刷を行うインクジェットヘッドの製造方法において、
上記第２の基板に形成した凹部に上記対向電極をその凹部から盛り上がった状態に形成し、この対向電極の表面を上記第２の基板の凹部形成面と共に所定の表面粗さとなるように研磨した後、この第２の基板を上記第１の基板と接合することを特徴とするものである。
【０００９】
このインクジェットヘッドの製造方法では、上記第２の基板及び上記対向電極の研磨面の表面粗さを数ナノメートル以下とするのが好ましい。
【００１０】
【発明の効果】
本発明のインクジェットヘッドによれば、対向電極及び第２の基板の各表面を所定の表面粗さに研磨した後に第２の基板を第１の基板に接合するため、対向電極表面の平滑さによりヘッド組立時や振動板変形時に対向電極が振動板電極に接触しにくくなり、その結果、電極間の電気的短絡が減少してヘッドの歩留まり及び信頼性が向上する。
【００１１】
また、対向電極及び第２の基板の表面を研磨することにより接合面の平滑さが向上するため、第２の基板と第１の基板とを陽極接合する場合に接合強度が強くなり、一体物とほぼ同様の強度が得られる。
【００１２】
さらに、第２の基板及び対向電極の研磨面の表面粗さを数ナノメートル以下とすれば、ヘッド組立時等における電極間の短絡防止及び接合強度の向上という効果をより一層確実なものにできる。
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態であるインクジェットヘッド１０の分解斜視図であり、図２は図１のインクジェットヘッド１０を組み立てた状態における断面図である。図１、２においてクロスハッチング部分は電極部を示す。このインクジェットヘッド１０は、カバープレート１２、チャンネルプレート（第１の基板）１４及び基板（第２の基板）１６を積層して一体接合されている。
【００１３】
カバープレート１２は例えばシリコンプレートであり、チャンネルプレート１４の上部を覆っている。チャンネルプレート１４は例えばシリコンプレートからなり、その上面には異方性エッチングにより複数の溝が形成されている。具体的には、インクチャンネル（インク流路）１８となる複数の長溝２０が互いに平行に配列形成されている。また、チャンネルプレート１４の縁部には、ノズル２２となるＶ字細溝２４が上記各長溝２０に連通して形成されている。さらに、上記Ｖ字細溝２４とは反対側のチャンネルプレート１４の縁部近傍には、共通インク室２６となる横溝２８が上記複数の長溝２０の配列方向に沿って延設されている。そして、インクチャンネル１８となる長溝２０と共通インク室２６となる横溝２８とは、インレット３０となるＶ字細溝３２によってそれぞれ連通している。これらの溝部２０、２４、２８、３２がカバープレート１２によって覆われることにより、インクチャンネル１８、ノズル２２、共通インク室２６及びインレット３０が形成される。
【００１４】
ノズル２２はインクチャンネル１８に連通し、インクチャンネル１８内のインクを吐出するようになっている。また、インクチャンネル１８と共通インク室２６とはインレット３０を介して連通しており、共通インク室２６から各インクチャンネル１８にインクが供給されて収容されるようになっている。さらに、共通インク室２６は図示しないインクタンクに接続され、そこからインクが供給されるようになっている。
【００１５】
インクチャンネル１８の底部は振動板１９となっている。この振動板１９を含むチャンネルプレート１４の縁部まで延びる層は、ボロンドーピングを施すことにより導電性が付与されて、共通電極（振動板電極）３４として機能する。一方、例えばガラス等からなる基板１６の表面には、複数の浅い凹部３６が上記インクチャンネル１８に対応して形成されている。この凹部３６の深さは、０．３μｍ以上でかつ３０μｍ以下とするのが好ましい。各凹部３６には駆動電極（対向電極）３８が形成されている。駆動電極３８の駆動部分３８ａと共通電極３４とは、０．２μｍ±０．００１５μｍのギャップを隔てて対向している。駆動電極３８は、図１に示すように、インクチャンネル１８に対応する駆動部分３８ａと電気的接続部３８ｂで幅が広く、その間の部分３８ｃで幅が狭くなっている。そして、共通電極３４と複数の駆動電極３８は、各後端部から駆動回路４０にそれぞれ電気的に接続されている。
【００１６】
続いて、図３、４を参照して上記構成からなるインクジェットヘッド１０の製造方法について説明する。
図３に示すように、基板１６の製造では、まず、ガラス基板５０を準備し（図３（ａ））、このガラス基板５０をエッチングして凹部３６を形成する（図３（ｂ））。次に、凹部３６にパッド印刷やスクリーン印刷などにより金属材料スラリを塗布して駆動電極３８を形成するが、そのとき駆動電極３８は凹部３６から盛り上がった状態になる（図３（ｃ））。そこで、このように盛り上がった駆動電極３８の表面を基板１６の凹部形成面１６ａと共に所定の表面粗さとなるように研磨して平滑にすることにより基板１６が出来上がる（図３（ｄ））。このときの表面粗さは数ナノメートル以下とするのが好ましく、より具体的にはスーパーポリッシュ(信越石英(株))と呼ばれる研磨法を用いればその表面粗さを１ナノメートル以下にできる。
【００１７】
図４に示すように、チャンネルプレート１４の製造では、まず、シリコンプレート５２を準備し（図４（ａ））、このシリコンプレート５２の下面から０．２μｍの厚みの下部層５２ａの残して、その下部層５２ａに隣接する層にボロンドーピングを施して共通電極層３４を形成する（図４（ｂ））。この共通電極層３４はエッチングストップ層としても機能する。次に、シリコンプレート５２の上面よりエッチングしてノズル２２、インクチャンネル１８、インレット３０及び共通インク室２６となる複数の溝を形成する（図４（ｃ））。その後、シリコンプレート５２の下部層５２ａのインクチャンネル１８に対向する部分をエッチングで除去して、共通電極３４と駆動電極３８とが対向するギャップ部５４を形成し、これによりチャンネルプレート１４が出来上がる（図４（ｄ））。続いて、チャンネルプレート１４の上部にシリコン製のカバープレート１２を拡散結合により接合する（図４（ｅ））。最後に、チャンネルプレート１４の下面に上記基板１６を陽極接合で接合することによりインクジェットヘッド１０が出来上がる（図４（ｆ））。
【００１８】
次に、上記構成からなるインクジェットヘッド１０のインク吐出動作について説明する。図示しないインクタンクから共通インク室２６に供給されたインクは、対応するインレット３０を介して各インクチャンネル１８にそれぞれ収容されている。この状態で、駆動回路４０から駆動電極３８にパルス電圧が印加されると、上記パルス電圧とは異なる極性の電圧が印加された共通電極３４が静電気力によって引き付けられて振動板１９が駆動電極３８に向けて凸状に変形する。この変形によってインクチャンネル１８内の容積が増加し、それに伴って共通インク室２６からインレット３０を介してインクチャンネル１８にインクが引き込まれる。そして、駆動電極３８への電圧印加が解除されると、振動板１９はそれ自体の弾性によって変形前の状態に復帰し、これによりインクチャンネル１８内のインクが加圧されてノズル２２からインク滴が吐出される。このインク滴が図示しない用紙等の記録媒体に付着してドットを形成し、このドットの集合により画像が記録される。
【００１９】
以上に説明したように、本実施形態のインクジェットヘッド１０の製造方法によれば、駆動電極３８の表面を所定の表面粗さに研磨した後に基板１６をチャンネルプレート１４に接合するため、ヘッド組立時や振動板１９の変形時に駆動電極３８が共通電極３４に接触しにくくなり、その結果、電極３４、３８間の電気的短絡が減少してヘッドの歩留まり及び信頼性が向上する。
【００２０】
また、駆動電極３８及び基板１６の表面を研磨することにより接合面の平滑ささが向上するため、基板１６とチャンネルプレート１４とを陽極接合する場合に接合強度が強くなり、一体物とほぼ同様の強度が得られる。
【００２１】
さらに、基板１６及び駆動電極３８の研磨面の表面粗さを数ナノメートル以下とすることで、ヘッド組立時等における電極間の短絡防止及び接合強度の向上という効果をより一層確実なものにできる。
【００２２】
さらにまた、上記インクジェットヘッド１０では、基板１６の凹部３６の深さに応じて駆動電極３８を厚く形成することができる。駆動電極３８を厚く形成することで抵抗値を小さくでき、これにより残留電荷の放電が速くなるために駆動周波数を上げることができ、その結果、印字速度を速くすることができる。
【００２３】
なお、上述した本発明の実施形態では、チャンネルプレート１４の振動板１９を含むボロンドーピング層を共通電極３４として使用したが、チャンネルプレート１４の基板対向面にスパッタリングにより金属薄膜を形成して、これを共通電極として使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  インクジェットヘッドの分解斜視図。
【図２】  組み立てられた図１のインクジェットヘッドの部分断面図。
【図３】  基板の製造工程を示す工程図。
【図４】  インクジェットヘッドの製造工程を示す工程図。
【図５】  従来のインクジェットヘッドの一例を示す部分断面図。
【符号の説明】
１４…チャンネルプレート（第１の基板）、１６…基板（第２の基板）、１８…インクチャンネル（インク流路）、１９…振動板、２２…ノズル、３４…共通電極（振動板電極）、３８…駆動電極（対向電極）。
【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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