(57)【要約】【課題】吐出室の側壁の幅精度を向上させ、吐出性能の安定化を図るようにした液滴吐出ヘッドを提供する。【解決手段】液滴吐出ヘッド１００は、液体を吐出するノズル孔１１が形成されたノズル基板１０と、ノズル孔１１と連通し、底壁が振動板２２となる吐出室２１が形成されたキャビティ基板２０と、振動板２２を駆動する個別電極３２が振動板２２にギャップ４０を隔てて対向するように形成された電極基板３０と、を備え、吐出室２１の側壁のうち少なくとも長手方向の側壁（隔壁２５）を耐アルカリ性部材で構成している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するノズル孔が形成されたノズル基板と、
前記ノズル孔と連通し、底壁が振動板となる吐出室が形成されたキャビティ基板と、
前記振動板を駆動する個別電極が前記振動板にギャップを隔てて対向するように形成された電極基板と、を備え、
前記吐出室の側壁のうち少なくとも長手方向の側壁を耐アルカリ性部材で構成している
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記吐出室の底壁を構成する前記振動板をボロンドープ層で形成している
ことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記耐アルカリ性部材がガラス、金属、あるいは、樹脂である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記ガラスが低融点ガラスである
ことを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記請求項１〜４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを搭載した
ことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項６】
ガラス基板に個別電極を形成し、
前記ガラス基板の前記個別電極の形成側に、底壁が振動板となる吐出室が形成されるシリコン基板を接合し、
前記シリコン基板に形成する前記吐出室の長手方向における側壁部分をエッチングで除去し、
前記側壁部分に耐アルカリ性部材を充填し、
前記シリコン基板の吐出室部分をエッチングで除去しキャビティ基板を作製し、
前記キャビティ基板に、液体を吐出するノズル孔が形成されたノズル基板を接合する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記シリコン基板の片面にボロンドープ層を形成し、エッチングストップ技術を用いて前記吐出室の底壁を構成する前記振動板を前記ボロンドープ層で形成する
ことを特徴とする請求項６に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記側壁部分に前記耐アルカリ性部材を充填した後、前記シリコン基板の表面を研磨して前記シリコン基板のシリコン部分を露出させるとともに前記吐出室の前記側壁を完成させる
ことを特徴とする請求項６又は７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、インクやその他の液体を吐出する液滴吐出ヘッド、その液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置、及び、その液滴吐出ヘッドの製造方法に関し、特にインクやその他の液体の吐出性能の安定化を図るようにした液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及び、液滴吐出ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクやその他の液体（以下、単に液体と称する）を液滴として吐出するための装置として、たとえばインクジェット記録装置に搭載される液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）が知られている。一般に、この液滴吐出ヘッドは、液体を吐出するための複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、このノズル基板に接合されノズル孔に連通する吐出室や、リザーバー等のインク流路が形成されたキャビティ基板とを備え、吐出室に圧力を加えることにより液体を選択されたノズル孔より吐出するように構成されている。このように液体を吐出させる方式としては、静電気力を利用する静電駆動方式や、圧電素子による圧電（ＰＺＴ）方式、発熱素子を利用するバブルジェット（登録商標）方式等がある。
【０００３】
このような液滴吐出ヘッドでは、印刷速度及び印字品質の向上を目的として、ノズル密度の高密度化が進んでいる。チップサイズの小型化を同時に実現しようとすると、ノズル密度が高密度化の進行に伴ってそれぞれのノズル孔に連通する吐出室間の隔壁幅が細くなることになる。そうすると、１つの吐出室で発生した振動がその吐出室に隣接する吐出室に伝わるクロストークが生じやすくなる。そのため、液滴吐出ヘッドにおいては、吐出室間における隔壁幅精度の向上が望まれている。
【０００４】
キャビティ基板の吐出室及び振動板は、シリコン基板にボロンエッチングストップ技術を用いて作製することが多い。したがって、吐出室間における隔壁もシリコンで形成されることになる。そのようなものとして、「ボロンドープ層４６が形成され、酸化膜４２がパターニングされているＳｉ基板４１を４０ｗｔ％水酸化カリウム水溶液で、ボロンドープ層４６に達する直前までエッチングし、５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液でエッチングを継続してエッチングストップさせ、さらにエッチングを継続し、所定の振動板厚みになるまでエッチングする」という技術が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１２９４７３号公報（第４頁及び第５図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のような液滴吐出ヘッドでは、振動板を作製するために形成するボロンドープ層によってシリコン基板内に結晶欠陥が生じることがある。このような結晶欠陥が生じているシリコン基板にエッチングを行なうと、結晶欠陥が生じている部分において隔壁が細くなる方向へ局所的なサイドエッチングが起こってしまう。このため、隔壁幅の精度を高く保つことができないといったことになりかねない。隔壁幅精度が低いと、液体の吐出性能の安定化が図れず、信頼性の低い液滴吐出ヘッドになってしまう。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、吐出室の側壁の幅精度を向上させ、吐出性能の安定化を図るようにした液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置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ものである。
【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、液体を吐出するノズル孔が形成されたノズル基板と、ノズル孔と連通し、底壁が振動板となる吐出室が形成されたキャビティ基板と、振動板を駆動する個別電極が振動板にギャップを隔てて対向するように形成された電極基板と、を備え、吐出室の側壁のうち少なくとも長手方向の側壁を耐アルカリ性部材で構成していることを特徴とする。
したがって、吐出室の側壁が耐アルカリ性部材で構成されているので、側壁のうねりや欠損を防止することができ、側壁幅の精度を向上することができる。これにより、吐出性能の安定化を図ることができる。
【０００９】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、吐出室の底壁を構成する振動板をボロンドープ層で形成していることを特徴とする。
したがって、振動板の厚み精度を向上することができ、吐出性能の更なる安定化を図ることができる。
【００１０】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、耐アルカリ性部材がガラス、金属、あるいは、樹脂であることを特徴とする。
したがって、扱い易く、安価な材料で側壁を構成することができる。
【００１１】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ガラスが低融点ガラスであることを特徴とする。
したがって、扱いが更に容易になる。
【００１２】
また、本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする。したがって、上述の液滴吐出ヘッドの効果をすべて有している。
【００１３】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、ガラス基板に個別電極を形成し、ガラス基板の個別電極の形成側に、底壁が振動板となる吐出室が形成されるシリコン基板を接合し、シリコン基板に形成する吐出室の長手方向における側壁部分をエッチングで除去し、側壁部分に耐アルカリ性部材を充填し、シリコン基板の吐出室部分をエッチングで除去しキャビティ基板を作製し、キャビティ基板に、液体を吐出するノズル孔が形成されたノズル基板を接合することを特徴とする。
したがって、複雑な製造工程を経ることなく、吐出室の側壁の幅精度の向上を図ることができ、吐出性能の安定化を図ることができる。
【００１４】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、シリコン基板の片面にボロンドープ層を形成し、エッチングストップ技術を用いて吐出室の底壁を構成する振動板をボロンドープ層で形成することを特徴とする。
したがって、振動板の厚み精度を向上することができ、吐出性能の更なる安定化を図ることができる。
【００１５】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、側壁部分に耐アルカリ性部材を充填した後、シリコン基板の表面を研磨してシリコン基板のシリコン部分を露出させるとともに吐出室の側壁を完成させることを特徴とする。
したがって、複雑な製造工程を経ることなく、吐出室の側壁を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを分解した状態を示す分解斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドが組み立てられた状態の縦断面図である。
【図３】実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造方法例の一部を示す縦断面図である。
【図４】実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造方法例の一部を示す縦断面図である。
【図５】実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置の一例を示した斜視図である。
【図６】実施の形態２に係る液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１.
図１は、本発明の実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１００を分解した状態を示す分解斜視図である。図２は、液滴吐出ヘッド１００が組み立てられた状態の縦断面図であり、図２（ａ）が図１におけるＡ−Ａ’断面（吐出室２１の長辺方向における断面）を、図２（ｂ）が図２（ａ）のＸ−Ｘ’断面（吐出室２１の短辺方向における断面）を、それぞれ示している。図１及び図２に基づいて、液滴吐出ヘッド１００の構成及び動作について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図の上側を上とし、下側を下として説明するものとする。
【００１８】
この液滴吐出ヘッド１００は、ノズル基板１０に設けられたノズル孔１１から液滴を吐出させるフェイスイジェクトタイプである場合を例に示している。図１及び図２に示すように、この液滴吐出ヘッド１００は、電極ガラス基板３０、キャビティ基板２０及びノズル基板１０が下から順に積層されて構成されている。つまり、キャビティ基板２０を電極ガラス基板３０とノズル基板１０とで上下から挟む構造となっている。このように、液滴吐出ヘッド１００が３層構造である場合を例に説明するが、リザーバーを独立して形成したリザーバー基板を含めた４層構造としてもよい。なお、電極ガラス基板３０とキャビティ基板２０とは陽極接合で、キャビティ基板２０とノズル基板１０とはエポキシ樹脂等の接着剤で、それぞれ接合するとよい。以下、各基板毎に構成を説明する。
【００１９】
［キャビティ基板２０］
キャビティ基板２０は、たとえば厚さ約５０μｍ（マイクロメートル）の（１１０）面方位のシリコン単結晶基板（以下、単にシリコン基板という）を主要な材料として構成されている。このシリコン基板に異方性ウエットエッチングを行ない、底壁が可撓性を有する振動板２２となる吐出室（または、圧力室）２１を複数形成する。この吐出室２１は、電極ガラス基板３０に形成した個別電極３２の電極列に対応して形成されており、液体が一時的に保持されて吐出圧が加えられるようになっている。また、吐出室２１は、紙面手前側から奥側にかけて平行に並んで形成されているものとする。
【００２０】
それぞれの吐出室２１は、隔壁２５によって長手方向（液体の流路方向）が隔てられている（図２（ｂ）参照）。つまり、吐出室２１の長手方向は、側壁に相当する隔壁２５によって仕切られている。この隔壁２５は、シリコン基板に埋め込まれた耐アルカリ性部材で構成されている。耐アルカリ性部材としては、たとえばガラス、金属、あるいは、樹脂等を用いるとよい。また、ガラスを耐アルカリ性部材として用いる場合には、低融点ガラスが望ましい。隔壁を耐アルカリ性部材で構成する理由は、吐出室２１及び振動板２２を形成する際のウエットエッチング時にサイドエッチングを防止し、隔壁細りの発生をなくすためである。なお、端部の吐出室２１には、隔壁２５が一方にしかないが、他方の側壁も耐アルカリ性部材で構成されている。
【００２１】
振動板２２は、高濃度のボロンドープ層で形成するようにしている。水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液による単結晶シリコンのエッチングにおけるエッチングレートは、ドーパントがボロンの場合、約５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以上の高濃度の領域において、非常に小さくなる。このため、振動板２２の部分を高濃度のボロンドープ層とし、アルカリ溶液による異方性ウエットエッチングによって吐出室２１を形成する際に、ボロンドープ層が露出してエッチングレートが極端に小さくなる、いわゆるエッチングストップ技術を用いて、振動板２２を所望の厚さ（たとえば、０．８μｍ程度の厚さ）に形成することができる。
【００２２】
また、キャビティ基板２０には、各吐出室２１に共通に供給する液体を溜めておく共通液体室としての機能を有するリザーバー２３が形成されている。このリザーバー２３の底部には、電極ガラス基板３０に形成する液体供給穴３６と連通する液体供給穴２４が開口形成されている。この液体供給穴２４は、電極ガラス基板３０の液体供給穴３６と連通して、外部のタンク（図示省略）から供給された液体をリザーバー２３に取り入れる際の流路となるものである。
【００２３】
キャビティ基板２０の下面（電極ガラス基板３０と対向する面）には、振動板２２と個別電極３２との間を電気的に絶縁するためのＴＥＯＳ膜（ここでは、Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ  ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ：テトラエトキシシラン（珪酸エチル）を用いてできるＳｉＯ2 膜をいう）である絶縁膜２７をプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＴＥＯＳ−ｐＣＶＤともいう）法を用いて、０．１μｍ程度成膜している。これは、振動板２２の駆動時における絶縁破壊及び短絡を防止するためと、液体によるエッチングを防止するためのものである。
【００２４】
ここでは、絶縁膜２７がＴＥＯＳ膜である場合を示しているが、これに限定するものではなく、絶縁性能が向上する物質であればよい。たとえば、Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム（アルミナ））を用いてもよい。また、キャビティ基板２０の上面にも、図示省略の液体保護膜となるＳｉＯ2 膜（ＴＥＯＳ膜を含む）を、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法により成膜するとよい。液体保護膜を成膜することによって、液体で流路が腐食されるのを防止できるからである。この液体保護膜の応力と絶縁膜２７の応力とを相殺させ、振動板２２の反りを小さくできるという効果もある。
【００２５】
キャビティ基板２０のヘッド端部には、外部電極端子としての共通電極端子２８が形成されている。この共通電極端子２８は、図示省略のＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）と接続され、外部の発振回路５０から振動板２２に個別電極３２と反対の極性の電荷を供給する際の端子となるものである。なお、共通電極端子２８としては、たとえば０．１μｍ程度の厚さのＰｔ（ｐｌａｔｉｎｕｍ）膜を成膜することにより形成するとよい。また、共通電極端子２８は、電極取り出し口部２９側に形成されている。
【００２６】
［電極ガラス基板３０］
電極ガラス基板３０は、たとえば厚さ１ｍｍ（ミリメートル）の硼珪酸系の耐熱硬質ガラス等を主要な材料として形成するとよい。図１及び図２に示すように、電極ガラス基板３０は、キャビティ基板２０の下面（ノズル基板１０の接合面とは反対側の面）に接合される。この電極ガラス基板３０の表面には、キャビティ基板２０に形成される各吐出室２１に合わせ、エッチング等により深さ約０．２μｍの凹部（ガラス溝）３１が設けられる。この凹部３１のパターン形状は、その内部に個別電極３２、リード部３３及び端子部３４（特に区別する必要がない限り、個別電極３２にリード部３３及び端子部３４を含めて説明する）を設けるため、その個別電極３２よりも少し大きめに作製する。
【００２７】
また、各凹部３１の内部（特に底部）には、キャビティ基板２０の振動板２２と一定の間隔（ギャップ４０）をもって対向するように、固定電極部となる矩形状の個別電極３２が形成されている。この個別電極３２は、酸化錫を不純物としてドープした可視光領域で透明のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：インジウム錫酸化物）を材料として、凹部３１の内側に約０．１μｍの厚さにスパッタ法を用いて成膜することで形成される。なお、個別電極３２をクロム等の金属等を材料で形成してもよいが、実施の形態１では、ギャップ４０内の観察がし易い、透明であるので放電したかどうかの確認が行い易い等の理由でＩＴＯを用いることが好ましい。
【００２８】
また、ギャップ４０は、電極ガラス基板３０とキャビティ基板２０とを接合して積層体を形成した際に、振動板２２と個別電極３２との間に振動板２２を撓ませる（変位させる）ことができるように形成される。このギャップ４０の深さは、凹部３１の深さ、及び、個別電極３２の厚みにより決まることになる。このギャップ４０は、液滴吐出ヘッド１００の吐出特性に大きく影響する。そのため、厳格な精度管理が要求される。このギャップ４０は、各振動板２２に対向する位置に細長い一定の深さを有するように形成されている。電極ガラス基板３０には、キャビティ基板２０のリザーバー２３に形成する液体供給穴２４と連通する液体供給穴３６が開口形成されている。この液体供給穴３６は、たとえばサンドブラスト加工または切削加工により形成するとよい。
【００２９】
この液滴吐出ヘッド１００では、複数の個別電極３２が長辺及び短辺を有する長方形状に形成されており、この個別電極３２が互いの長辺が平行になるように配置されている。そして、図１では、個別電極３２の短辺方向に伸びる２つの電極列を示している。なお、個別電極３２の短辺が長辺に対して斜めに形成されており、個別電極３２が細長い平行四辺形状になっている場合には、長辺方向に直角方向に伸びる電極列を形成するようにすればよい。また、ここで示した凹部３１の深さやギャップ４０の深さ、個別電極３２の厚み等は一例であり、ここで示す値に限定するものではない。
【００３０】
［ノズル基板１０］  
ノズル基板１０は、たとえば厚さ１８０μｍのシリコン基板を主要な材料として構成されている。ノズル基板１０は、キャビティ基板２０の上面（電極ガラス基板３０の接合面とは反対の面）に接合されている。このノズル基板１０には、各吐出室２１と連通するノズル孔１１が形成されている。そして、各ノズル孔１１からは、振動板２２の変位により加圧された吐出室２１内の液体が液滴として外部に吐出されるようになっている。なお、図２に示すように、ノズル孔１１を複数段（たとえば、２段）で形成すると、液滴を吐出する際の直進性の向上が期待できる。
【００３１】
また、ノズル基板１０の下面（キャビティ基板２０との接合面）には、リザーバー２３と吐出室２１とを連通させるためのオリフィス１４が形成されている。さらに、ノズル基板１０のリザーバー２３に対応する部分には、振動板２２の変位によりリザーバー２３側の液体に加わる圧力変動を吸収し、ノズル間のクロストークを抑制するダイヤフラム１５が形成されている。なお、ここでは、ノズル孔１１を有するノズル基板１０を上面とし、電極ガラス基板３０を下面として説明するが、実際に用いられる場合には、ノズル基板１０の方が電極ガラス基板３０よりも下面となることが多い。
【００３２】
実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１００では、吐出室２１にノズル孔１１から吐出させる液体を貯めておき、吐出室２１の底壁である振動板２２を撓ませることにより、吐出室２１内の圧力を高め、液体をノズル孔１１から液滴として吐出させるようになっている。また、図２（ａ）に示すように、個別電極３２と振動板２２との間に形成されるギャップ４０は、封止材４１により封止されており、水分等の侵入による振動板２２の貼りつきや放電が防止されている。
【００３３】
［液滴吐出ヘッド１００の動作］
発振回路５０は、キャビティ基板２０の共通電極端子２８及び端子部３４に接続され、振動板２２及び個別電極３２に電荷の供給及び停止を制御するようになっている。また、リザーバー２３には、液体供給穴２４及び液体供給穴３６を介して外部から液体が供給されている。さらに、吐出室２１には、オリフィス１４を介してリザーバー２３から液体が供給されている。このような状態で、液滴吐出ヘッド１００は動作を開始する。
【００３４】
発振回路５０は、たとえば２４ｋＨｚで発振し、選択された個別電極３２に０Ｖ〜３０Ｖ程度のパルス電圧を印可して電荷供給を行ない、この個別電極３２を正に帯電させる。このとき、対応するキャビティ基板２０の振動板２２には共通電極端子２８を介して負の極性を有する電荷が供給され、この振動板２２を相対的に負に帯電させる。そのため、選択された個別電極３２とそれに対応する振動板２２との間では静電気力が発生することになる。個別電極３２と振動板２２との間に静電気力が発生すると、振動板２２は、その静電気力によって個別電極３２側に引き寄せられて撓むことになる。これにより吐出室２１の容積は広がる。
【００３５】
次に、個別電極３２へのパルス電圧の供給を止めると、振動板２２と個別電極３２との間の静電気力がなくなり、振動板２２は元の状態に復元する。このとき、吐出室２１の内部の圧力が急激に上昇し、その圧力により差分の液体がノズル孔１１から液滴として吐出されることになる。この液滴が、たとえば記録紙に着弾することによって印刷等が行われるようになっている。その後、液体がリザーバー２３からオリフィス１４を通じて吐出室２１内に補給され、初期状態に戻る。このような方法は、引き打ちと呼ばれるものであるが、バネ等を用いて液体を吐出する押し打ちと呼ばれる方法もある。
【００３６】
［実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１００の特徴事項］
従来のようにシリコンにより形成された隔壁では、ウエットエッチングで吐出室を形成する時にボロンドープ工程で生じたシリコン結晶欠陥の影響を受けて、局所的に隔壁が細くなる方向へサイドエッチングが起こることがあった。このようなことが起こると、隔壁幅精度を高く保つことが困難になってしまう。そこで、液滴吐出ヘッド１００では、吐出室２１を分離する隔壁２５は、低融点ガラス等の耐アルカリ性部材により形成されている。このようにアルカリ耐性のある部材で隔壁２５を形成すれば、隔壁幅精度を高く保つことができるとともに、従来と同等に振動板厚み精度も高く保つことが可能となる。低融点ガラスには、鉛含有のもの（たとえば、ＰｂＯ−ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 やＰｂＯ−Ｐ2 Ｏ5 −ＺｎＦ2 等）や鉛フリーのもの（たとえば、Ｖ2 Ｏ5 −Ｐ2 Ｏ5 −ＢａＯやＢｉ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 等）がある。
【００３７】
図３及び図４は、液滴吐出ヘッド１００の製造方法例の一部を示す縦断面図である。図３及び図４に基づいて、液滴吐出ヘッド１００を構成するキャビティ基板２０の製造工程の一例について説明する。なお、実際には、シリコンウエハから複数個分の液滴吐出ヘッドの部材を同時形成するのが一般的であるが、図３及び図４ではその一部分だけを簡略化して示している。また、ノズル基板１０及び電極ガラス基板３０の製造工程についての詳細な説明は省略する。
【００３８】
（ａ）厚さ約１ｍｍの両面鏡面のホウ珪酸系の耐熱硬質ガラスを用意する。この耐熱硬質ガラスに、一連のフォトリソグラフィー法を施した後、たとえばフッ化アンモニウム水溶液等を用いてエッチングを施して約０．２μｍの凹部３１を形成する。そして、耐熱硬質ガラスの凹部３１内にスパッタリング法等を用いて個別電極３２を約０．１μｍの厚みで形成する。それから、耐熱硬質ガラスの凹部３１を形成した面の反対側の面（裏面）から液体供給穴３６となる部分をドライエッチング、サンドブラスト法または切削加工等によって開口形成する。このような製造工程で、まず図１に示した構造を有する電極ガラス基板３０を作製する。
【００３９】
（ｂ）キャビティ基板２０となる（１１０）を面方位とするシリコン基板２０’を用意する。このシリコン基板２０’の片面（電極ガラス基板３０との接合面）に振動板厚み（ここでは０．８μｍ程度の厚み）と同じ深さのボロンドープ層２２’を熱拡散法を用いて形成する。そして、ボロンドープ層２２’の表面に絶縁膜２７となるＴＥＯＳ膜をプラズマＣＶＤ法により約０．１μｍの厚みで成膜する。次に、シリコン基板２０’と電極ガラス基板３０とを３６０℃に加熱した後、電極ガラス基板３０に負極、シリコン基板２０’に正極を接続して、８００Ｖの電圧を印加して陽極接合して接合基板６０を作製する。
【００４０】
なお、ボロンドープ層２２’を形成する際の熱拡散条件としては、たとえば処理温度を１０５０℃、拡散時間を８時間に設定するとよい。また、絶縁膜２７となるＴＥＯＳ膜の成膜条件としては、たとえば処理温度を３６０℃、高周波出力を２５０Ｗ、圧力を６６．７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、ガス流量をＴＥＯＳ流量１００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）に設定するとよい。
【００４１】
（ｃ）陽極接合後、シリコン基板２０’の厚みが約６０μｍになるまで研削加工を行なう。その後、加工変質層を除去するために、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈ）を用いて、シリコン基板２０’の上面を約１０μｍ研磨する。これによりシリコン基板２０’の厚みが約５０μｍとなる。
（ｄ）それから、シリコン基板２０’の研磨面にプラズマＣＶＤを用いてＴＥＯＳエッチングマスク５１を２．０μｍ成膜する。このＴＥＯＳエッチングマスク５１の成膜条件としては、たとえば処理温度を３６０℃、高周波出力を７００Ｗ、圧力を３３．３Ｐａ（０．２５Ｔｏｒｒ）、ガス流量をＴＥＯＳ流量１００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）に設定するとよい。
【００４２】
（ｅ）次に、ＴＥＯＳエッチングマスク５１にレジストパターニングを施し、ふっ酸水溶液でエッチングし、隔壁２５を形成する部分（以下、隔壁部２５’と称する）にパターニングを施す。その後、図示省略のレジストを剥離する。
【００４３】
（ｆ）それから、ＩＣＰドライエッチング装置を用いて、絶縁膜２７に到達するまで隔壁部２５’をエッチングして溝を形成する。このときのエッチング条件としては、エッチングプロセスがＳＦ6 流量４００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（４００ｓｃｃｍ）、エッチング時間３．５秒、チャンバー圧力８Ｐａ、コイルパワー２２００Ｗ、プラテンパワー５５Ｗ、プラテン温度２０℃で、デポジションプロセスがＣ4 Ｆ8 流量２００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（２００ｓｃｃｍ）、エッチング時間２．５秒、チャンバー圧力２．７Ｐａ、コイルパワー１８００Ｗ、プラテン温度２０℃に設定するとよい。そして、エッチングプロセスとデポジションプロセスとを組み合わせて１サイクルとし、約１３０サイクル行なう。
【００４４】
（ｇ）接合基板６０をふっ酸水溶液に浸し、ＴＥＯＳエッチングマスク５１をエッチングする。このとき、隔壁部２５’の底の絶縁膜２７もエッチングされる。つまり、ふっ酸水溶液が隔壁部２５’に浸入し、隔壁部２５’に露出している絶縁膜２７をエッチングすることになる。
（ｈ）耐アルカリ性部材の一例である低融点ガラス２５ａのペーストで隔壁部２５’を埋め、ガラス転移点以上の温度をかけ、真空中で溶融させる。これにより隔壁部２５’内に低融点ガラス２５ａが充填されることになる。
【００４５】
（ｉ）シリコン基板２０’の表面を研磨して、シリコンが露出するまで低融点ガラス２５ａを削る。これにより、隔壁２５が完成する。
（ｊ）シリコン基板２０’のシリコンが露出したら、シリコン基板２０’の研磨面にプラズマＣＶＤを用いて０．１μｍ程度のＳｉＮ膜（窒化シリコン膜）６２を成膜する。このＳｉＮ膜６２の成膜時の条件としては、処理温度を４００℃以下、圧力を１．３ｋＰａ以下（１０Ｔｏｒｒ以下）、ガス流量比をＮＨ3 ／ＳｉＨ4 比で１５以上に設定するとよい。
【００４６】
（ｋ）ＳｉＮ膜６２を成膜した面に図示省略のレジストを塗布し、吐出室２１、リザーバー２３（図示せず）、及び、電極取り出し口部２９（図示せず）のレジストパターニングを施す。そして、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ：反応性イオンエッチング）装置を用いて、圧力２６．６Ｐａ（０．２Ｔｏｒｒ）、ＲＦパワー２００Ｗ、ガス流量３０ｃｃ／ｍｉｎの条件でＳｉＮ膜６２をエッチングして除去し、レジストを剥離する。
【００４７】
（ｌ）その後、接合基板６０を水酸化カリウム水溶液を用いてウエットエッチングする。吐出室２１が形成する部分では、ボロンドープ層２２’でのエッチングレート低下によってエッチングストップする。これにより、振動板２２は、面荒れが抑制され、厚み精度を０．８０±０．０５μｍ以下に作製することができる。したがって、液滴吐出ヘッド１００の吐出性能を安定化することができる。また、低融点ガラス２５ａで形成された隔壁２５は、耐アルカリ性を有しているので、水酸化カリウム水溶液ではほとんどエッチングされず、隔壁幅も高精度に保つことができる。
【００４８】
（ｍ）接合基板６０を熱リン酸水溶液（温度１８０℃）に浸し、ＳｉＮ膜６２を除去する。電極取り出し口部２９に残っているシリコン薄膜及び絶縁膜２７（図示せず）を除去するために、シリコンマスクをシリコン基板２０’の表面に取り付け、ＲＦパワー２００Ｗ、圧力４０Ｐａ（０．３Ｔｏｒｒ）、ＣＦ4 流量３０ｃｍ3 ／ｍｉｎ（３０ｓｃｃｍ）の条件で、ＲＩＥドライエッチングを１時間行ない、所望の場所のみにプラズマを当て、開口する。このとき、ギャップ４０は大気開放される（図示せず）。そして、ギャップ４０内の水分除去及び疎水化処理を行った後、エポキシ系樹脂を電極取り出し口部２９の端部に盛って封止材４１を形成し、ギャップ４０を封止する（図示せず）。これによって、ギャップ４０は再び密閉状態になる。このように、キャビティ基板２０が作製される。
【００４９】
（ｎ）その後、図１に示すような各部（ノズル孔１１、ダイヤフラム１５、及び、オリフィス１４）を形成したノズル基板１０をエポキシ系接着剤により接合基板６０を構成しているキャビティ基板２０に接着する。最後に、ダイシングを行ない、個々のヘッドに切断することで、液滴吐出ヘッド１００が完成する（図示せず）。
【００５０】
このように製造された液滴吐出ヘッド１００においては、隔壁幅精度及び振動板厚み精度の双方を高く保つことが可能となり、吐出性能の安定化を図ることができる。すなわち、実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１００では、隔壁２５を耐アルカリ性部材で形成するので、エッチングされることなくうねりや欠損の発生を防止でき、隔壁２５の幅精度を高く保つことができるとともに、振動板２２をエッチングストップ技術を用いて形成するので、振動板２２の厚み精度を高く保つことができる。したがって、吐出性能が安定している液滴吐出ヘッド１００を提供することが可能になる。
【００５１】
実施の形態２．
図５は、実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１００を搭載した液滴吐出装置２００の一例を示した斜視図である。また、図６は、液滴吐出装置２００の主要な構成手段の一例を表す図である。図５及び図６に基づいて、実施の形態２に係る液滴吐出装置２００について説明する。この液滴吐出装置２００は、液滴吐出方式（インクジェット方式）による印刷を目的とする、いわゆる一般的なシリアル型のインクジェットプリンタである。また、搭載される液滴吐出ヘッド１００は、上述したように吐出性能が安定化を図るようにしたものであるので、液滴吐出装置２００も吐出性能の安定化に優れたものとなる。
【００５２】
液滴吐出装置２００は、被印刷物であるプリント紙２１０が支持されるドラム２０１と、プリント紙２１０にインクを吐出し、記録を行う液滴吐出ヘッド１００とで主に構成される。また、液滴吐出ヘッド１００にインクを供給するための図示省略のインク供給手段がある。プリント紙２１０は、ドラム２０１の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ２０３により、ドラム２０１に圧着して保持されるようになっている。このドラム２０１の軸方向に平行に設けられている送りネジ２０４によって液滴吐出ヘッド１００が保持されるようになっている。
【００５３】
そして、この送りネジ２０４が回転することによって液滴吐出ヘッド１００がドラム２０１の軸方向に移動する。一方、ドラム２０１は、ベルト２０５等を介してモータ２０６により回転駆動されるようになっている。また、プリント制御手段２０７は、印画データ及び制御信号に基づいて送りネジ２０４及びモータ２０６を駆動させるようになっている。さらに、プリント制御手段２０７は、図示省略の発振駆動回路を駆動させて振動板２２を制御しながらプリント紙２１０に印刷を行わせるようになっている。
【００５４】
ここでは、液体をインクとしてプリント紙２１０に吐出するようにしている場合を例に説明したが、これに限定するものではない。たとえば、カラーフィルターとなる基板に吐出させる用途においては、カラーフィルター用の顔料を含む液体であってもよい。また、有機化合物等の電界発光素子を用いた表示パネル（ＯＬＥＤ等）の基板に吐出させる用途においては、発光素子となる化合物を含む液体であってもよい。さらに、基板上に配線する用途においては、導電性金属を含む液体であってもよい。
【００５５】
一方、液滴吐出ヘッド１００をディスペンサとし、生体分子のマイクロアレイとなる基板に吐出する用途に用いる場合では、ＤＮＡ（Ｄｅｏｘｙｒｉｂｏ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ：デオキシリボ核酸）や、ＲＮＡ（Ｒｉｂｏ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ：リボ核酸）、ＰＮＡ（Ｐｅｐｔｉｄｅ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ：ペプチド核酸）等のタンパク質プローブを含む液体を吐出させるようにしてもよい。その他、布等の染料の吐出等にも利用することができる。
【００５６】
本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの製造方法は、上述の実施の形態で説明した内容に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において変更することができる。たとえば、液滴吐出ヘッド１００の構成基板の積層数を上述した３層や４層に限定するものではなく、耐アルカリ性部材も上述した具体的な材料に限定するものではない。また、液滴吐出ヘッド１００の製造工程においても、上述した製造工程に限定するものではない。
【符号の説明】
【００５７】
１０  ノズル基板、１１  ノズル孔、１２  吐出室、１４  オリフィス、１５  ダイヤフラム、２０  キャビティ基板、２０’  シリコン基板、２１  吐出室、２２  振動板、２２’  ボロンドープ層、２３  リザーバー、２４  液体供給穴、２５  隔壁、２５’  隔壁部、２５ａ  低融点ガラス、２７  絶縁膜、２８  共通電極端子、２９  電極取り出し口部、３０  電極ガラス基板、３１  凹部、３２  個別電極、３３  リード部、３４  端子部、３６  液体供給穴、４０  ギャップ、４１  封止材、４２  酸化膜、５０  発振回路、５１  ＴＥＯＳエッチングマスク、６０  接合基板、６２  ＳｉＮ膜、１００  液滴吐出ヘッド、２００  液滴吐出装置、２０１  ドラム、２０３  紙圧着ローラ、２０４  ネジ、２０５  ベルト、２０６  モータ、２０７  プリント制御手段、２１０  プリント紙。
【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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