(57)【要約】【課題】電極基板とキャビティ基板との接合により形成されるギャップ空間内の異物に起因した駆動特性の低下防止を図ることが可能な液滴吐出ヘッド及び液滴吐出ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】電極基板２の電極用凹部８とキャビティ基板１とによって囲まれるギャップ空間Ｇにおいて、振動板４と個別電極１１とを有するアクチュエータ部以外の部分に、エレクトレット（エレクトレット部４ｂ、１１ｂ）を設けたものである。【選択図】図２
2010173081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底壁を振動板とする吐出室を構成する吐出室用凹部が形成される第１の基板と、
前記第１の基板の前記吐出室凹部の形成面とは反対側に接合され、前記振動板との間にギャップを形成するための電極用凹部を有し、該電極用凹部の底面に前記振動板と対向して対向電極が形成された第２の基板と、
前記第１の基板において前記第２の基板が接合された面とは反対側の面に接合され、前記吐出室に連通するノズル孔が形成されてなる第３の基板とを有し、
前記電極用凹部と前記第１の基板とによって囲まれるギャップ空間において、前記振動板と前記対向電極とを有するアクチュエータ部以外の部分に、エレクトレットを設けたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記第２の基板の前記電極用凹部の底面上に前記エレクトレットを設けたことを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記第１の基板において、前記ギャップ空間を形成する面部分に前記エレクトレットを設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第１の基板の前記第２の基板との接合面側に絶縁膜を有し、該絶縁膜において前記ギャップ空間に位置する部分の一部が前記エレクトレットとなっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第１の基板側と前記第２の基板側のそれぞれに形成したエレクトレットの極性が互いに異なることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記エレクトレットは、シリコン酸化膜であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記エレクトレットは、Ｈｉｇｈ−ｋ材であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
振動板が形成される第１の基板と接合される第２の基板に、対向電極を形成するための電極用凹部を形成する工程と、
前記電極用凹部の底面に、ギャップを介して対向する振動板と共にアクチュエータ部を構成する対向電極を形成する工程と、
前記第１の基板又は前記第２の基板において、前記電極用凹部とともに前記ギャップを有するギャップ空間を形成する部分のうち、前記アクチュエータ部以外の部分にエレクトレットを形成する工程と、
前記第２の基板の前記電極用凹部の形成面側に前記第１の基板を接合する工程と、
前記第１の基板を薄板に加工する工程と、
前記第１の基板を、前記第２の基板との接合面と反対の表面からエッチング加工して吐出室を構成する吐出室用凹部を形成し、前記振動板を形成する工程と、
前記吐出室に連通するノズルを有する第３の基板を前記第１の基板の前記第２の基板との接合面と反対の表面に接合する工程と
を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記エレクトレットを形成する工程では、前記対向電極が形成された前記電極用凹部の底面上に絶縁膜を形成し、該絶縁膜の一部を帯電させて前記エレクトレットを形成すること特徴とする請求項８記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記エレクトレットを形成する工程では、前記第１の基板の前記第２の基板との接合面全体に絶縁膜を形成し、該絶縁膜において前記ギャップ空間に位置する部分の一部を帯電させて前記エレクトレットを形成することを特徴とする請求項８又は請求項９記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記第１の基板側と前記第２の基板側のそれぞれに形成したエレクトレットの極性が互いに異なるように形成したことを特徴とする請求項８乃至請求項１０の何れかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を吐出するための液滴吐出ヘッド及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出を実現するヘッドとして、吐出前の液体を貯えて吐出させる吐出室を設け、吐出室の底壁で振動板を構成し、振動板と、この振動板にギャップを介して対向配置した対向電極（個別電極）との間に電圧印加して振動板を変形させ、吐出室と連通するノズル孔から液滴を吐出させるものがある。このような液滴吐出ヘッドは、前記ギャップを形成するための電極用凹部をガラス基板（電極基板）上に形成し、電極用凹部の底面に電極を形成した後、ガラス基板の電極用凹部形成側の面にシリコン基板（キャビティ基板）が接合される。そして、シリコン基板の表面に前記吐出室等の流路を形成した後、シリコン基板上にノズル孔を有するノズル基板を接着することにより構成されている。
【０００３】
この種の液滴吐出ヘッドでは、ガラス基板とシリコン基板とを接合する際に、電極用凹部で形成されるギャップ空間内に、流動中のダストや異物が入り込む場合がある。ギャップ空間内に入り込んだ異物が例えば個別電極上に付着すると、駆動時の振動板の変形状態に影響を与え、振動板の変形状態が所望の状態から変化する。この場合、液滴の吐出量が設定量から変化する等、所望の特性が得られなくなるという問題があった。
【０００４】
従来の液滴吐出ヘッドでは、この種の異物除去を目的とした技術として、液滴吐出ヘッドの外周部にエレクトレット性部材を配設し、エレクトレット性部材に異物を吸着してノズルへ異物が入り込むのを防止するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３７３６４号公報（第４頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の技術は、異物除去を目的としたものであるが、あくまでもノズル詰まり防止を図るものであり、ギャップ空間内の異物除去については言及されていない。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、電極基板とキャビティ基板との接合により形成されるギャップ空間内の異物に起因した駆動特性の低下防止を図ることが可能な液滴吐出ヘッド及び液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、底壁を振動板とする吐出室を構成する吐出室用凹部が形成される第１の基板と、第１の基板の吐出室用凹部の形成面とは反対側に接合され、振動板との間にギャップを形成するための電極用凹部を有し、電極用凹部の底面に振動板と対向して対向電極が形成された第２の基板と、第１の基板において第２の基板が接合された面とは反対側の面に接合され、吐出室に連通するノズル孔が形成されてなる第３の基板とを有し、電極用凹部と第１の基板とによって囲まれるギャップ空間において、振動板と対向電極とを有するアクチュエータ部以外の部分に、エレクトレットを設けたものである。
これにより、ギャップ空間内に異物が入り込んだとしても、その異物はエレクトレット側に引き寄せられ、対向電極上に付着するのを防止することができる。よって、ヘッド駆動時に振動板が撓んで対向電極に当接した際に、異物が振動板と個別電極との間に挟まることによる駆動特性の低下を防止できる。
【０００９】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、第２の基板の電極用凹部の底面上にエレクトレットを設けたものである。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、第１の基板において、ギャップ空間を形成する面部分にエレクトレットを設けたものである。
これらの位置に、エレクトレットを設けることができる。
【００１０】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、第１の基板の第２の基板との接合面側に絶縁膜を有し、絶縁膜においてギャップ空間に位置する部分の一部がエレクトレットとなっているものである。
このような位置にエレクトレットを設けてもよい。
【００１１】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、第１の基板側と第２の基板側のそれぞれに形成したエレクトレットの極性が互いに異なるものである。
これにより、正極に帯電した異物と負極に帯電した異物の両方を吸着することが可能となり、高い異物吸着効果を得ることが期待できる。
【００１２】
また、本発明に係る静電アクチュエータは、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜がシリコン酸化膜であるものである。
このようにエレクトレット化する絶縁膜としてシリコン酸化膜を用いることができる。
【００１３】
また、本発明に係る静電アクチュエータは、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜は、Ｈｉｇｈ−ｋ材で構成されているものである。
このようにエレクトレット化する絶縁膜としてＨｉｇｈ−ｋ材を用いることができる。Ｈｉｇｈ−ｋ材を用いることにより、静電アクチュエータの絶縁性及び動作特性を向上させることが可能である。
【００１４】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、振動板が形成される第１の基板と接合される第２の基板に、対向電極を形成するための電極用凹部を形成する工程と、電極用凹部の底面に、ギャップを介して対向する振動板と共にアクチュエータ部を構成する対向電極を形成する工程と、第１の基板又は第２の基板において、電極用凹部とともにギャップを有するギャップ空間を形成する部分のうち、アクチュエータ部以外の部分にエレクトレットを形成する工程と、第２の基板の電極用凹部の形成面側に第１の基板を接合する工程と、第１の基板を薄板に加工する工程と、第１の基板を、第２の基板との接合面と反対の表面からエッチング加工して吐出室を構成する吐出室用凹部を形成し、振動板を形成する工程と、吐出室に連通するノズルを有する第３の基板を第１の基板の第２の基板との接合面と反対の表面に接合する工程とを有するものである。
これにより、製造工程中にアクチュエータ部に異物が付着するのを防止することができ、歩留まりが向上する。
【００１５】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、エレクトレットを形成する工程では、対向電極が形成された電極用凹部の底面上に絶縁膜を形成し、絶縁膜の一部を帯電させてエレクトレットを形成するものである。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、エレクトレットを形成する工程では、第１の基板の第２の基板との接合面全体に絶縁膜を形成し、絶縁膜においてギャップ空間に位置する部分の一部を帯電させてエレクトレットを形成するものである。
振動板と対向電極との対向面の少なくとも一方には、従来より、短絡及び絶縁破壊を防止する目的で絶縁膜が形成される。この絶縁膜の一部（アクチュエータ部以外の部分）を用いてエレクトレットを形成することにより、製造工程を煩雑化することなく、エレクトレットを形成することができる。
【００１６】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、第１の基板側と第２の基板側のそれぞれに形成したエレクトレットの極性が互いに異なるように形成したものである。
これにより、正極に帯電した異物と負極に帯電した異物の両方を吸着することが可能となり、高い異物吸着効果を得ることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１の液滴吐出ヘッドの分解斜視図。
【図２】図１に示す液滴吐出ヘッドの概略縦断面図。
【図３】エレクトレットの作用説明図。
【図４】図１の液滴吐出ヘッドの製造工程の断面図。
【図５】図４に続く液滴吐出ヘッドの製造工程の断面図。
【図６】コロナ帯電による帯電装置の構成を示す図。
【図７】実施の形態１の液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置の一例図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。図２は、図１に示す液滴吐出ヘッドの概略縦断面図である。
【００１９】
実施の形態１の液滴吐出ヘッド１０は、主にキャビティ基板（第１の基板）１、電極基板（第２の基板）２及びノズル基板（第３の基板）３が接合されることにより構成されている。キャビティ基板１は、例えば単結晶シリコン基板（以下、単にシリコン基板という）からなり、以下に示す所定の加工が施されている。なお、図１では、キャビティ基板１として例えば厚さ約５０μｍの（１１０）面方位のシリコン基板を使用している。キャビティ基板１には、シリコン基板を異方性ウェットエッチングすることにより、底壁が振動板４として形成された吐出室５となる凹部５ａと、各吐出室５に供給すべき液滴を溜めるリザーバー６を構成する凹部６ａとが形成されている。そして、吐出室５、リザーバー６及び後述のオリフィス２１により液体流路が形成されている。
【００２０】
なお、振動板４は、高濃度のボロン・ドープ層から形成されている。このボロン・ドープ層は、ボロンを高濃度（約５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上）にドープして形成されており、例えばアルカリ性水溶液で単結晶シリコンをエッチングしたときに、エッチング速度が極端に遅くなるいわゆるエッチングストップ層となっている。ボロン・ドープ層がエッチングストップ層として機能するため、振動板４の厚み及び吐出室５の容積を高精度で形成することができるようになっている。なお、この振動板４は本例では厚さ４μｍで形成されている。かかる構成の振動板４は、各吐出室５側の共通電極として機能する。
【００２１】
また、キャビティ基板１の全面又は少なくとも電極基板２側の面全体には、絶縁膜４ａが形成されている。この絶縁膜４ａは、各吐出室５側の共通電極として機能する振動板４と後述の個別電極１１との短絡及び絶縁破壊を防止する目的で設けられる。本発明では更に、この絶縁膜４ａのうち、アクチュエータ部以外の部分がエレクトレット化（永久的電気分極を有する誘電体）されている。なお、以下では、絶縁膜４ａのうち、エレクトレット化されている部分をエレクトレット部４ｂという。エレクトレット部４ｂは、電圧が印加されず外部に電界が存在しない状態でも、恒久的に分極を保持し、周囲に対して電界を形成する作用を有するものである。
【００２２】
この絶縁膜４ａは、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition法）により厚さ約０．１μｍのＴＥＯＳ（Tetraethylorthosillicate Tetraethoxysilane：テトラエトキシシラン、珪酸エチル）膜で形成されている。絶縁膜４ａの材料としては、他に例えば熱酸化によりシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 膜）で形成してもよいし、酸化シリコンよりも比誘電率の高い誘電材料、すなわちアルミナ等の、いわゆるＨｉｇｈ−Ｋ（高誘電率ゲート絶縁膜）材で形成してもよい。Ｈｉｇｈ−Ｋ材からなる絶縁膜は、酸化シリコンよりも高い比誘電率を有するため、静電アクチュエータの絶縁性及び動作特性を向上させることが可能である。他には、酸窒化シリコン、酸化タンタル、窒化ハフニウムシリケート、又は酸窒化ハフニウムシリケート等の他の膜を用いても良く、要はエレクトレット化が可能な絶縁膜であればよい。絶縁膜４ａのエレクトレット化については後に後述する。
【００２３】
電極基板２は、例えば厚さが１ｍｍのホウ珪酸ガラスからなり、キャビティ基板１の振動板４側に接合されている。この電極基板２には、振動板４との間にギャップを構成する例えば深さが０．２μｍの電極用凹部８がエッチングにより形成されている。そして、この電極用凹部８の内部には振動板４に対向して個別電極（対向電極）１１が形成されている。個別電極１１は、酸化錫をドープしたＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）等からなり、例えばスパッタにより厚さ０．１μｍで形成されている。
【００２４】
個別電極１１は、個別電極１１と同様に形成されたリード部１２及び端子部１３により、キャビティ基板１の末端部が開口された電極取り出し部３０内へと引き出され、端子部１３でＦＰＣ（図示せず）により発振回路２３に接続されている。発振回路２３と共通電極端子７もＦＰＣを介して接続されている。なお、振動板４と振動板４間にギャップを介して対向配置された個別電極１１とによりアクチュエータ部が構成されている。
【００２５】
また、個別電極１１上において振動板４と対向する部分には絶縁膜１１ａが形成されている。また、個別電極１１上においてアクチュエータ部以外の部分に絶縁膜１１ｂが形成されている。絶縁膜１１ｂは、絶縁膜４ａに設けたエレクトレット部４ｂと同様にエレクトレット化されている。以下、絶縁膜１１ｂをエレクトレット部１１ｂということがある。なお、図１の点線で囲まれた部分は、電極用凹部８内においてエレクトレット部４ｂが形成される部分を示している。また、以下では、ギャップにより形成された空間、すなわち電極用凹部８と電極用凹部８の開口を覆うキャビティ基板１の一部の面で囲まれた空間をギャップ空間Ｇという。
【００２６】
ここで、ギャップ空間Ｇ内に形成されるエレクトレット部４ｂ、１１ｂの作用について説明する。図３は、エレクトレットの作用説明図である。
図３に示すようにエレクトレットが正極に帯電されている場合、負極に帯電した異物を静電気により吸着する。また、逆に、負極に帯電されている場合、正極に帯電した異物を静電気により吸着する。
【００２７】
本発明では、上記作用を有するエレクトレットを、ギャップ空間Ｇ内にアクチュエータ部分以外の部分に設けたことにより、ギャップ空間Ｇ内に異物が入り込んでいた場合に、エレクトレット部４ｂ、１１ｂに吸着することが可能となる。すなわち、個別電極１１上に付着するのを避ける効果がある。
【００２８】
エレクトレット部４ｂとエレクトレット部１１ｂのそれぞれの極性は、同じでも良いし、異なっていても良い。極性を異ならせた場合、正極に帯電した異物と負極に帯電した異物の両方を吸着することが可能となり、高い異物吸着効果を得ることが期待できる。また、エレクトレット部４ｂとエレクトレット部１１ｂの材料は、同じでもよいし、異なっていても良い。
【００２９】
また、電極基板２には、リザーバー６に液滴を供給するための液体供給穴１４が設けられている。また、電極用凹部８の端部（ギャップ空間Ｇの端部）は、封止材１５によって封止されている。この封止部は、キャビティ基板１に形成された貫通穴を介して例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学的気相法）、スパッタ、蒸着などの方法により、封止材１５を堆積することにより形成されるものである。本例では無機材料の封止材を成膜により堆積することにより形成するようにしている。
【００３０】
なお、本例では、各電極用凹部８の端部の封止を行った後、ギャップ空間Ｇ内の気相処理（脱水処理及び疎水処理）を行い、そして、その気相処理を行うための気相処理溝１６を封止するといった２段階で気密封止を行うようにしている。気相処理溝１６は、各電極用凹部８に交差して設けられ、各電極用凹部８を互いに連通させている。そして、気相処理溝１６の端部は電極基板２を貫通する封止穴（図示せず）を介して外部に連通している。
【００３１】
２段階で気密封止を行うのは、ギャップ空間Ｇ内の疎水処理のための化合物の濃度を高く保つためである。すなわち、比較的封止面積が多く時間を要する第１封止を行った後にギャップ空間Ｇ内の気相処理を行い、その後、封止穴（図示せず）の１箇所で封止を行える第２封止を行うことで、疎水処理を行ってから封止が完了までの時間が短くて済み、ギャップ空間Ｇ内における化合物の濃度低下を防止することができるものである。第２封止に際しては、封止穴の入口から封止材を注入し、封止穴と対向する気相処理溝１６の端部まで封止材を充填して硬化させる。
【００３２】
ノズル基板３は、例えば厚さ１８０μｍのシリコン基板からなり、ノズル基板３の厚さ方向に貫通するノズル２０が形成されている。ノズル２０は、ノズル基板３の下面側が吐出室５に連通し、ノズル基板３の上面側が液滴を吐出するための開口部となっている。このノズル２０は、ノズル基板３の上面側が横断面の面積の小さい第１の溝２０ａからなり、ノズル基板３の下面側が横断面の面積の広い第２の溝２０ｂとなっており、階段状の２段ノズルとなっている。
【００３３】
また、ノズル基板３の下面には、吐出室５とリザーバー６を連通するためのオリフィス２１となる凹部２１ａと、リザーバーダイヤフラム２２を設けるための凹部２２ａが設けられている。ノズル基板３の上面のリザーバーダイヤフラム２２に対応する部分は凹部になっている。このようにしてリザーバーダイヤフラム２２の部分を薄くすることにより、外気圧の変動があった場合でも液滴の吐出が安定して行えるようになっている。
【００３４】
なお、実際にはノズル基板３の外表面全体にシリコン酸化膜が形成されているが、図１及び図２においてその図示は省略している。また、図１では、ノズル２０及び吐出室５が２列に並んだ液滴吐出ヘッドを示しているが、ノズル２０及び吐出室５が１列に並んだものであってもよい。また、図１及び図２では、吐出方式が、ノズル基板３に平行に液滴を吐出するフェイスイジェクトタイプのものを例に挙げて説明したが、サイドイジェクトタイプのものであってもよい。
【００３５】
次に、図１及び図２に示す液滴吐出ヘッドの動作について説明する。
発振回路２３は例えば２４ｋＨｚで発振し、キャビティ基板１の共通電極端子７と個別電極１１の間にパルス電圧を印加して個別電極１１に電荷供給を行う。個別電極１１に電荷を供給して正に帯電させると、振動板４は負に帯電し、振動板４と個別電極１１との間に静電気力が発生する。この静電気力の吸引作用により振動板４が個別電極１１側に引き寄せられて撓み、吐出室５の容積が拡大する。これによりリザーバー６の内部に溜まっていたインク等の液滴がオリフィス２１を通じて吐出室５に流れ込む。次に、個別電極１１への電圧の印加を停止すると、静電吸引力が消滅して振動板４が復元し、吐出室５の容積が急激に収縮する。これにより、吐出室５内の圧力が急激に上昇し、この吐出室５に連通しているノズル２０からインク等の液滴が吐出される。なお、このような方法は引き打ちと呼ばれるものであるが、バネ等を用いて液滴を吐出する押し打ちと呼ばれる方法もある。
【００３６】
ここで、本例の液滴吐出ヘッド１０は、ギャップ空間Ｇ内のアクチュエータ部以外の部分にエレクトレット（エレクトレット部４ｂ、１１ｂ）が形成されている。このため、製造工程中においてギャップ空間Ｇ内に異物が入り込んだとしても、その異物はエレクトレット部４ｂ、１１ｂ側に引き寄せられ、個別電極１１上に付着するのを防止することができる。よって、ヘッド駆動時に振動板４が撓んで個別電極１１に当接した際に、異物が振動板４と個別電極１１との間に挟まることによる駆動特性の低下を防止できる。すなわち、振動板４が意図しない変形状態となるのを防止できる。よって、液滴吐出量の低下など、所望の駆動特性が得られないといった不都合を防止でき、歩留まり向上に寄与可能なヘッド構造を得ることができる。
【００３７】
エレクトレット部４ｂ、１１ｂの形成位置は、ギャップ空間Ｇ内のアクチュエータ部以外の部分であれば良く、本例では、キャビティ基板１の電極基板２との対向面と、電極基板２の電極用凹部８の底面に設けている。エレクトレットはこれら両方でなくてもよく、片方だけでも良い。エレクトレット部４ｂとエレクトレット部１１ｂの極性については特に限定するものではないが、極性を異ならせた場合、正極に帯電した異物と負極に帯電した異物の両方を吸着することが可能となり、高い異物吸着効果を得ることが期待できる。
【００３８】
また、エレクトレットは言い換えれば異物を引き寄せることから、必要部分以外には形成しないことが好ましい。特に、キャビティ基板１及び電極基板２の互いの対向面のうち、接合面となる部分や、第２封止用の封止穴の入口付近には形成しないようにする。 接合面にエレクトレットを形成すると、製造途中のキャビティ基板１と電極基板２とを接合する接合前の段階でエレクトレットに異物が付着してしまい、接合が行えないためである。また、封止穴の入口付近にエレクトレットを形成すると、封止穴から封止材が入り難くなる。
【００３９】
なお、本例では、絶縁膜４ａの一部をエレクトレット化する例を説明したが、絶縁膜４ａにおいてアクチュエータ部以外の部分に別途絶縁膜を設け、その絶縁膜をエレクトレット化するようにしてもよい。
【００４０】
実施の形態２．
次に、この液滴吐出ヘッドの製造方法について、図４〜図６を参照して説明する。図４及び図５は、キャビティ基板１及び電極基板２の製造方法を示す製造工程の断面図である。図６は、コロナ放電による帯電装置の構成を示す図である。
【００４１】
（１）キャビティ基板１及び電極基板２の製造方法
ここでは、電極基板２にシリコン基板１００を接合した後、そのシリコン基板１００からキャビティ基板１を製造する方法について図４、図５を参照して説明する。
【００４２】
電極基板２は以下のようにして製造される。
（Ａ）まず、硼珪酸ガラス等からなる板厚約１ｍｍのガラス基板２００に、例えば金・クロムのエッチングマスクを使用してフッ酸によってエッチングすることにより電極用凹部８を形成する。なお、この電極用凹部８は個別電極１１の形状より少し大きめの溝状のものであり、個別電極１１ごとに複数形成される。
そして、電極用凹部８の内部に、例えばスパッタによりＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる個別電極１１、リード部１２及び端子部１３を形成する。
次に、個別電極１１、リード部１２及び端子部１３上に絶縁膜２０１を形成する。
（Ｂ）次に、絶縁膜２０１をフォトリソグラフィ技術によりパターニングして、絶縁膜１１ａと絶縁膜１１ｂとを形成する。そして、絶縁膜１１ｂをエレクトレット化する。エレクトレット化するための帯電方法としては、コロナ放電、熱エレクトレット法、電子ビーム法があるが、本例ではコロナ放電により帯電させるようにしている。
【００４３】
図６は、コロナ放電による帯電装置の構成を示す図である。
この帯電装置は、タングステンからなるワイヤー電極３１と、格子状に構成されたグリッド電極３２とを有し、ワイヤー電極３１に高電圧Ｖ１を、グリッド電極３２に低電圧Ｖ２を印加することで、ステージ３３上に載置されたシリコン基板３４上の絶縁膜３４ａに帯電を行うものである。正の帯電を行う場合、高電圧Ｖ１及び低電圧Ｖ２に正の電圧を印加し、負の帯電を行う場合、高電圧Ｖ１及び低電圧Ｖ２に負の電圧を印加する。高電圧Ｖ１は、ワイヤーがコロナ放電を起こすのに十分な電圧を印加し、低電圧Ｖ２は、エレクトレットが絶縁破壊を起こさない範囲の値を設定する。本例では、この帯電装置を用いて、１００℃雰囲気で２ｋＶの電圧印加を１時間程度行い、絶縁膜１１ｂに２４Ｖに相当する電荷を帯電させ、エレクトレット化された絶縁膜１１ｂを得るようにしている。なお、ガラス基板２００において絶縁膜１１ｂ部分だけをエレクトレット化したいため、絶縁膜１１ｂ部分に開口を有するハードマスクを用いて処理を行う。
【００４４】
そして、ドリル等によって液体供給穴１４を形成するとともに、気相処理溝１６（図１参照）の端部に連通する封止穴となる凹部２０２を形成する。以上により電極基板２が作製される。電極基板２完成後、電極基板２は後述のシリコン基板１００との接合工程へと搬送される。このとき、電極基板２にはエレクトレット部１１ｂが形成されているため、流動中のダストや異物がエレクトレット部１１ｂに引き付けられる。従って、個別電極１１に異物が付着するのを防止することが可能となっている。
【００４５】
（Ｃ）次に、厚さが例えば５２５μｍのシリコン基板１００の両面を鏡面研磨した後に、シリコン基板１００の片面に厚さ０．１μｍのシリコン酸化膜（絶縁膜）４ａを形成する。なお、シリコン基板１００を形成する前に、エッチングストップ技術を利用し振動板４の厚みを高精度に形成するためのボロンドープ層を形成するようにしてもよい。エッチングストップとは、エッチング面から発生する気泡が停止した状態と定義し、実際のウェットエッチングにおいては、気泡の発生の停止をもってエッチングがストップしたものと判断する。
【００４６】
（Ｄ）そして、絶縁膜４ａ上に、エレクトレット化する部分を開口したハードマスク（図示せず）を載置し、その状態で上記と同様のコロナ放電による帯電を行い、絶縁膜４ａの一部をエレクトレット化してエレクトレット部４ｂを形成する。
【００４７】
（Ｅ）このシリコン基板１００と、図４（Ｂ）のように作製された電極基板２とを、例えば３６０℃に加熱し、シリコン基板１００に陽極を、電極基板２に陰極を接続して８００Ｖ程度の電圧を印加して陽極接合により接合する。この接合の際、仮にギャップ空間Ｇに異物が入り込んでしまっても、その異物はエレクトレット部４ｂ又はエレクトレット部１１ｂに引き寄せられ、個別電極１１上に付着するのを防止することができる。また、接合面にはエレクトレットを設けないようにしているため、接合面に異物が付着して接合が行えないといった不都合が生じることも回避できる。
【００４８】
（Ｆ）シリコン基板１００と電極基板２とを陽極接合した後に、水酸化カリウム水溶液等で接合状態のシリコン基板１００をエッチングすることにより、シリコン基板１００の厚さを例えば５０μｍになるまで薄板化する。
【００４９】
（Ｇ）次に、シリコン基板１００の上面（電極基板２が接合されている面と反対側の面）の全面にプラズマＣＶＤによって例えば厚さ１．５μｍのＴＥＯＳ膜を形成する。
そして、このＴＥＯＳ膜に、吐出室５となる凹部５ａ及びリザーバー６となる凹部６ａを形成するためのレジストをパターニングし、これらの部分のＴＥＯＳ膜をエッチング除去する。
その後、シリコン基板１００を水酸化カリウム水溶液等でエッチングすることにより、吐出室５となる凹部５ａ及びリザーバー６となる凹部６ａを形成する。このとき、配線のための電極取り出し部３０となる部分もエッチングして薄板化しておく。なお、図５（Ｇ）のウェットエッチングの工程では、例えば初めに３５重量％の水酸化カリウム水溶液を使用し、その後３重量％の水酸化カリウム水溶液を使用することができる。これにより、振動板４の面荒れを抑制することができる。
【００５０】
（Ｈ）シリコン基板１００のエッチングが終了した後に、フッ酸水溶液でエッチングすることによりシリコン基板１００の上面に形成されているＴＥＯＳ膜を除去する。
（Ｉ）次に、シリコン基板１００の吐出室５となる凹部５ａ等が形成された面に、プラズマＣＶＤによりＴＥＯＳ膜（絶縁膜４ｃ）を例えば厚さ０．１μｍで形成する。
（Ｊ）その後、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等によって電極取り出し部３０を開放する。また、電極基板２の液体供給穴１４からレーザ加工を施してシリコン基板１００のリザーバー６となる凹部６ａの底部を貫通させ、液体供給穴１４とリザーバとなる凹部６ａを連通させる。そして、振動板４と個別電極１１との間のギャップ空間Ｇの開放端部をエポキシ樹脂等の封止材１５を充填することにより封止する。また、図１、図２に示すように共通電極端子７がスパッタによりシリコン基板１００の上面（ノズル基板３との接合側の面）の端部に形成される。
【００５１】
（Ｋ）そして、凹部２０２に残っているガラスを除去し、封止穴を貫通させる。接合基板を真空チャンバーに入れた後、窒素雰囲気中にさらし、ギャップ空間Ｇ内の水分を除去する。その後、ＨＭＤＳガス雰囲気に接合基板をさらす。これにより、気相処理ライン（封止穴２０３及び気相処理溝１６）を介してギャップ空間Ｇ内にＨＭＤＳガスが充填される。そして、封止穴２０３に封止材（エポキシ系樹脂）を注入し、硬化させることで、ギャップ空間Ｇは再び密閉状態になる。ここで、封止穴２０３の入り口付近にエレクトレットは設けていないため、封止材が入り難くなるといった不都合を生じさせることがない。
【００５２】
以上により、電極基板２に接合した状態のシリコン基板１００からキャビティ基板１が作製される。
そして最後に、このキャビティ基板１に、従来公知の方法で作製されたノズル基板３を接着等により接合することにより、図２に示した液滴吐出ヘッド１０の本体部が作製される。
【００５３】
本実施の形態２の液滴吐出ヘッド１０の製造方法によれば、ギャップ空間Ｇ内においてアクチュエータ部以外の部分にエレクトレット部４ｂ、１１ｂを形成するようにしたので、流動中のダストや異物をエレクトレット部４ｂ、１１ｂが吸着する。このため、製造工程中にアクチュエータ部に異物が付着するのを防止することができ、歩留まりが向上する。また、エレクトレット部４ｂ、１１ｂを設けたことで、エレクトレット部４ｂ、１１ｂ以外の部分に異物が付着しないようにすることが可能であるため、アクチュエータ部に限らず、歩留まりに影響を与える接合面、及び、第２封止に利用する封止部に異物が集まらないようにすることが可能となる。
【００５４】
また、振動板４と個別電極１１との対向面の少なくとも一方には、従来より、短絡及び絶縁破壊を防止する目的で絶縁膜が形成される。この絶縁膜の一部（アクチュエータ部以外の部分）を用いてエレクトレットを形成することにより、製造工程を煩雑化することなく、エレクトレット部を形成することができる。
【００５５】
また、本例では、電極基板２側においては電極用凹部８の底面上にのみエレクトレットを設ける例を示したが、隣接する吐出室５との隔壁となる壁面部分にもエレクトレットを設けてもよい。
【００５６】
なお、上記の実施の形態では、液滴吐出ヘッドの構造及び液滴吐出ヘッドの製造方法について述べたが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々変更することができる。例えば、ノズル孔より吐出される液状材料を変更することにより、図７に示すインクジェットプリンター１１０のほか、液晶ディスプレイのカラーフィルターの製造、有機ＥＬ表示装置の発光部分の形成、遺伝子検査等に用いられる生体分子溶液のマイクロアレイの製造など様々な用途の液滴吐出装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１  キャビティ基板、２  電極基板、３  ノズル基板、４  振動板、４ａ  絶縁膜、４ｂ  エレクトレット部、５  吐出室、５ａ  凹部（吐出室用凹部）、６  リザーバー、６ａ  凹部、７  共通電極端子、８  電極用凹部、１０  液滴吐出ヘッド、１１  個別電極、１１ａ  絶縁膜、１１ｂ  エレクトレット部、１２  リード部、１３  端子部、１４  液体供給穴、１５  封止材、１６  気相処理溝、２０  ノズル、２０ａ  第１の溝、２０ｂ  第２の溝、２１  オリフィス、２１ａ  凹部、２２  リザーバーダイヤフラム、２２ａ  凹部、２３  発振回路、３０  電極取り出し部、３１  ワイヤー電極、３２  グリッド電極、３３  ステージ、３４  シリコン基板、３４ａ  絶縁膜、１００  シリコン基板、１１０  インクジェットプリンター、２００  ガラス基板、２０１  絶縁膜、２０２  凹部、２０３  封止穴、Ｇ  ギャップ空間。
【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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