(57)【要約】【課題】液滴吐出ヘッドの液滴流路が形成されたキャビティー基板に対し、陽極接合により接合可能なノズル基板を簡単に製造することが可能なノズル基板の製造方法等を提供する。【解決手段】シリコン基板１００の一方の面に液滴吐出側の第１ノズル孔となる凹部１０３を形成する工程と、凹部１０３の内壁を含むシリコン基板１００の表面全体に耐インク保護膜１０４を形成する工程と、ガラス基板１１０の一方の面に液滴供給側の第２ノズル孔となる凹部１１１を形成する工程と、シリコン基板１００の一方の面とガラス基板１１０の一方の面同士を、凹部１０３と凹部１１１とが対向するようにして陽極接合する工程と、ガラス基板１１０の他方の面を凹部１１１の底面が開口するまで薄板化し、第２ノズル孔１１ｂを形成する工程と、シリコン基板１００の他方の面を凹部１０３の底面が開口するまで薄板化し、第１ノズル孔１１ａを形成する工程とを有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板の一方の面に液滴吐出側の第１ノズル孔となる第１凹部を形成する工程と、
前記第１凹部の内壁を含む前記シリコン基板の前記一方の面全体に耐液体性を有する耐液保護膜を形成する工程と、
ガラス基板の一方の面に液滴供給側の第２ノズル孔となる第２凹部を形成する工程と、
前記シリコン基板の前記一方の面と前記ガラス基板の前記一方の面同士を、前記第１凹部と前記第２凹部とが対向するようにして陽極接合により接合する工程と、
前記ガラス基板の他方の面を前記第２凹部の底面が開口するまで薄板化し、前記第２ノズル孔を形成する工程と、
前記シリコン基板の他方の面を前記第１凹部の底面が開口するまで薄板化し、前記第１ノズル孔を形成する工程と
を有することを特徴とするノズル基板の製造方法。
【請求項２】
前記シリコン基板を薄板化する際には、前記ガラス基板の前記他方の面に支持基板を貼り合わせた状態で行うことを特徴とする請求項１記載のノズル基板の製造方法。
【請求項３】
前記ガラス基板を薄板化する際には、前記シリコン基板を薄板化する際の支持基板と成り得る程度の厚みまで薄板化し、前記ガラス基板が前記支持基板として機能するようにしたことを特徴とする請求項１記載のノズル基板の製造方法。
【請求項４】
前記薄板化された前記シリコン基板の前記他方の面に耐液保護膜を形成する工程と、
前記シリコン基板の前記耐液保護膜の表面に撥液膜を形成する工程と
を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のノズル基板の製造方法。
【請求項５】
前記第１凹部及び第２凹部は円筒状を成し、且つ前記第１凹部を前記第２凹部に比べて小径に形成し、前記第１ノズル孔及び前記第２ノズル孔で構成されるノズル孔を、液滴供給側から液滴吐出側に向けて断面積が段階的に小さくなる断面階段形状に形成することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のノズル基板の製造方法。
【請求項６】
前記シリコン基板の薄板化を研削加工により行うことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のノズル基板の製造方法。
【請求項７】
前記シリコン基板の薄板化をウェットエッチングにより行うことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のノズル基板の製造方法。
【請求項８】
液滴を吐出するための複数のノズル孔を有するノズル基板と、該ノズル基板の前記複数のノズルそれぞれに連通して液滴を収容する複数の圧力室を有するキャビティー基板と、該圧力室に液滴を飛翔させる圧力変化を与える圧力発生手段とを有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記ノズル基板を、請求項１乃至請求項７の何れかに記載のノズル基板の製造方法により製造し、前記ノズル基板と前記キャビティー基板とを陽極接合により接合する工程を有することを特徴とする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ノズル基板の製造方法及びこのノズル基板を備えた液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドとして、従来より、液滴を吐出する複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、液滴を溜めておく吐出室等の流路を有し吐出室の底面が振動板を構成しているキャビティー基板と、振動板にギャップを介して対向配置され、振動板を駆動する個別電極が形成された電極基板との３枚の基板を備え、この順に重ねて接合された積層構造のものがある。この種の液滴吐出ヘッドでは、通常、ノズル基板とキャビティー基板をシリコン基板で構成し、電極基板をガラス基板で構成し、ノズル基板とキャビティー基板は接着剤を用いて接合、キャビティー基板と電極基板を陽極接合を用いて接合している。
【０００３】
近年、液滴吐出ヘッドの使用範囲は、文章印刷や写真印刷にとどまらず、産業、商業などに応用範囲が広がっている。これにあたり、使用する吐出液の種類も様々であり、その物性も多岐に渡っている。積層構造の液滴吐出ヘッドでは、上述したようにノズル基板とキャビティー基板との接合に接着剤を使用しているため、その接着剤が吐出液に溶け出して吐出液に影響を及ぼすことがあり、使用できる吐出液の物性に限りがあった。
【０００４】
そこで、従来よりキャビティー基板と接着剤レスで接合可能なノズル基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、ノズル基板をＳＯＩ層（酸化シリコン層の両面にシリコン層が接合された構成）とガラス層で構成し、キャビティー基板との接合面側を前記ガラス層とすることで、シリコン基板との陽極接合を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１５５５９１号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１の技術では、ノズル基板をＳＯＩ層とガラス層の積層構造としており、ＳＯＩ層自体が３層構造であるため実質４層構造となっている。したがって、製造工程が複雑化するという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、液滴吐出ヘッドの液滴流路が形成されたキャビティー基板に対し、陽極接合により接合可能なノズル基板を簡単に製造することが可能なノズル基板の製造方法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】
本発明に係るノズル基板の製造方法は、シリコン基板の一方の面に液滴吐出側の第１ノズル孔となる第１凹部を形成する工程と、第１凹部の内壁を含むシリコン基板の一方の面全体に耐液体性を有する耐液保護膜を形成する工程と、ガラス基板の一方の面に液滴供給側の第２ノズル孔となる第２凹部を形成する工程と、シリコン基板の一方の面とガラス基板の一方の面同士を、第１凹部と第２凹部とが対向するようにして陽極接合により接合する工程と、ガラス基板の他方の面を第２凹部の底面が開口するまで薄板化し、第２ノズル孔を形成する工程と、シリコン基板の他方の面を第１凹部の底面が開口するまで薄板化し、第１ノズル孔を形成する工程とを有するものである。
このように、シリコン基板とガラス基板とを陽極接合し、２層構造として形成しているため、従来の実質４層構造のノズル基板に比べて製造工程を簡略化できる。また、接着剤を用いず陽極接合で接合しているため、吐出液として多様な液体を使用可能なノズル基板１を製造できる。
また、液滴吐出側となる第１ノズル孔をシリコン基板に形成しているので、ノズル孔を精度良く形成することが可能である。
【０００９】
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、シリコン基板を薄板化する際には、ガラス基板の他方の面に支持基板を貼り合わせた状態で行うものである。
これにより、製造工程中にシリコン基板が割れるのを防止できる。
【００１０】
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、ガラス基板を薄板化する際には、シリコン基板を薄板化する際の支持基板と成り得る程度の厚みまで薄板化し、ガラス基板が支持基板として機能するようにしたものである。
これにより、シリコン基板を薄板化する際に支持基板が不要となり、製造工程を単純化できる。また、支持基板を貼り付けるための両面テープや接着シートが不要となり、テープの粘着剤や接着剤の糊が固着して異物化することを完全に防止することが可能となる。
【００１１】
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、薄板化されたシリコン基板の他方の面に耐液保護膜を形成する工程と、シリコン基板の耐液保護膜の表面に撥液膜を形成する工程とを有するものである。
これにより、インクに対する耐久性及び吐出面（シリコン基板の他方の面）上の液滴残留防止効果を有するノズル基板を製造できる。吐出面の液滴残留防止効果により、飛行曲がりのない良好な吐出特性を提供できるノズル基板を得ることができる。
【００１２】
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、第１凹部及び第２凹部は円筒状を成し、且つ第１凹部を第２凹部に比べて小径に形成し、第１ノズル孔及び第２ノズル孔で構成されるノズル孔を、液滴供給側から液滴吐出側に向けて断面積が段階的に小さくなる断面階段形状に形成するものである。
これにより、安定した液滴吐出特性を発揮できるノズル基板を得ることができる。
【００１３】
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、シリコン基板の薄板化を研削加工により行うものである。
このように、シリコン基板の薄板化には研削加工を用いることができる。
【００１４】
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、シリコン基板の薄板化をウェットエッチングにより行うものである。
このように、シリコン基板の薄板化にはウェットエッチングを用いることができる。
【００１５】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出するための複数のノズル孔を有するノズル基板と、ノズル基板の複数のノズルそれぞれに連通して液滴を収容する複数の圧力室を有するキャビティー基板と、圧力室に液滴を飛翔させる圧力変化を与える圧力発生手段とを有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、ノズル基板を、上記の何れかのノズル基板の製造方法により製造し、ノズル基板とキャビティー基板とを陽極接合により接合する工程を有するものである。
これにより、接着剤レスで液滴吐出ヘッドを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１のノズル基板の製造方法で製造されたノズル基板を備えた液滴吐出ヘッドの分解斜視図。
【図２】図１のインクジェットヘッド１０の長手方向断面図。
【図３】実施の形態１のノズル基板１の製造工程を示す断面図。
【図４】図３に続くノズル基板１の製造工程を示す断面図。
【図５】図４に続くノズル基板１の製造工程を示す断面図。
【図６】キャビティー基板２及び電極基板３の製造方法を示す製造工程の断面図。
【図７】図６に続く製造工程の断面図。
【図８】実施の形態２のノズル基板１の製造工程を示す断面図。
【図９】本発明の一実施の形態に係るインクジェットヘッド１０を使用したインクジェットプリンターの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のノズル基板の製造方法で製造されたノズル基板を備えた液滴吐出ヘッドの実施形態を図面に基づいて説明する。ここでは、液滴吐出ヘッドの一例として、静電駆動式のインクジェットヘッドについて図１及び図２を参照して説明する。なお、アクチュエーター（圧力発生手段）は静電駆動方式に限られたものではなく、その他の圧電素子や発熱素子等を利用する方式であってもよい。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッドの分解斜視図である。図２は、図１のインクジェットヘッドの長手方向断面図である。なお、構成部材を図示し、見やすくするため、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異なる場合がある。また、図の上側を上とし、下側を下とし、ノズルが並んでいる方向を短手方向、短手方向と垂直な方向を長手方向として説明する。
【００１９】
本実施の形態のインクジェットヘッド１０は、図１及び図２に示すように、ノズル基板１と、キャビティー基板２と、電極基板３とを有し、この順に重ねて接合された３層構造となっている。また、これら３枚の基板は全て陽極接合で接合されている。
【００２０】
以下、各基板の構成を更に詳しく説明する。
ノズル基板１は、シリコン基板１ａとガラス基板１ｂとを陽極接合してなる２層構造を有しており、例えば約５０μｍの厚みで構成されている。また、ノズル基板１には、インク滴を吐出する複数のノズル孔１１が所定のピッチで設けられており、ここでは、２列のノズル列を形成している。各ノズル孔１１は、吐出方向の先端側（インク吐出側）の円筒状の第１ノズル孔１１ａと、第１ノズル孔１１ａよりも径の大きい円筒状の第２ノズル孔１１ｂとから構成され、第１ノズル孔１１ａと第２ノズル孔１１ｂとは同軸上に設けられている。かかる構成により、インク滴の吐出方向をノズル孔１１の中心軸方向に揃えることができ、安定したインク吐出特性を発揮させることができるようになっている。すなわち、インク滴の飛翔方向のばらつきがなくなり、またインク滴の飛び散りがなく、インク滴の吐出量のばらつきを抑制することが可能となっている。
【００２１】
また、インク吐出側となる第１ノズル孔１１ａはシリコン基板１ａに形成され、インク供給側となる第２ノズル孔１１ｂはガラス基板１ｂに形成されている。吐出口を有する第１ノズル孔１１ａは、吐出するインク滴の量に影響を与える等の理由から第２ノズル孔１１ｂに比べて厳しい精度が要求されている。このため、第１ノズル孔１１ａに関しては、フォトリソグラフィーを利用した高精度な孔形成が可能なシリコン基板１ａに形成するようにしている。なお、ここでは第１ノズル孔１１ａをシリコン基板１ａに対して直線状に貫通させた孔で形成しているが、第２ノズル孔１１ｂ側から吐出口側に向けて断面積が段階的に小さくなる断面階段形状に形成してもよい。この場合、ノズル孔１１が全体として断面階段形状となるように第２ノズル孔１１ｂの径が設定される。
【００２２】
このように構成されたノズル基板１は、キャビティー基板２と接合される接合面がガラス基板１ｂで構成されているため、キャビティー基板２との接合に際し、陽極接合を用いることができ、接着剤不要で強固な接合が可能となっている。
【００２３】
また、第１ノズル孔側のシリコン基板１ａには耐インク保護膜１０４が形成されている。耐インク保護膜１０４は少なくとも吐出面１００ａと、その反対側の面１００ｂと、第１ノズル孔１１ａの内壁とに、これらの面をインクから保護するための耐インク性を有する耐インク保護膜１０４が形成されている。これにより、インクに対する耐久性向上が図られている。また、更に、吐出面１００ａ上には耐インク保護膜１０４の上に更に撥液膜としての撥インク膜１０５が形成されている。なお、撥インク膜１０５は、ノズル孔１１の吐出口縁部を境界にしてノズル孔１１の内壁及び反対側の面には形成されていない構成となっている。これにより吐出面１００ａ上のインク滴残留防止が図られている。
【００２４】
キャビティー基板２は、例えば厚さ約１４０μｍのシリコン基板から作製されている。このシリコン基板にウェットエッチングを施すことにより、圧力室２１となる凹部２５、オリフィス２３となる凹部２６及びリザーバー２４となる凹部２７が形成される。凹部２５はノズル孔１１に対応する位置に独立に複数形成される。したがって、図２に示すようにノズル基板１とキャビティー基板２を接合した際、各凹部２５は圧力室２１を構成し、それぞれノズル孔１１に連通しており、オリフィス２３ともそれぞれ連通している。そして、圧力室２１（凹部２５）の底壁が振動板２２となっている。
【００２５】
凹部２６は、細溝状のオリフィス２３を構成し、この凹部２６を介して凹部２５（圧力室２１）と凹部２７（リザーバー２４）とが連通している。
凹部２７は、インク等の液状材料を貯留するためのものであり、各圧力室２１に共通のリザーバー（共通インク室）２４を構成する。そして、リザーバー２４（凹部２７）はそれぞれオリフィス２３を介して全ての圧力室２１に連通しており、圧力室２１、リザーバー２４及びオリフィス２３によりインク流路が形成されている。なお、オリフィス２３（凹部２６）はノズル基板１の裏面（キャビティー基板２との接合側の面）に設けることもできる。また、リザーバー２４の底部にはインク供給孔２８が設けられている。
【００２６】
また、キャビティー基板２の全面又は少なくとも電極基板３との対向面には熱酸化やプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によりＳｉＯ2 やＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ：テトラエトキシシラン、珪酸エチル）膜等からなる絶縁膜２ａが膜厚０．１μｍで施されている。この絶縁膜２ａは、インクジェットヘッド１０を駆動させた時の絶縁破壊や短絡を防止する目的で設けられる。
【００２７】
電極基板３は、例えば厚さ約１ｍｍのガラス基板から作製される。中でも、キャビティー基板２のシリコン基板と熱膨張係数の近い硼珪酸系の耐熱硬質ガラスを用いるのが適している。これは、電極基板３とキャビティー基板２とを陽極接合する際、両基板の熱膨張係数が近いため、電極基板３とキャビティー基板２との間に生じる応力を低減することができ、その結果剥離等の問題を生じることなく電極基板３とキャビティー基板２を強固に接合することができるからである。
【００２８】
電極基板３には、キャビティー基板２の各振動板２２に対向する面の位置にそれぞれ凹部３２が設けられている。凹部３２は、エッチングにより深さ約０．３μｍで形成されている。そして、各凹部３２内には、一般に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：インジウム錫酸化物）からなる個別電極３１が、例えば０．１μｍの厚さでスパッタにより形成される。なお、個別電極３１の材料はＩＴＯに限定するものではなく、クロム等の金属等を用いてもよいが、ＩＴＯは透明であるので放電したかどうかの確認が行いやすい等の理由から、一般にＩＴＯが用いられる。
【００２９】
個別電極３１は、リード部３１ａと、フレキシブル配線基板（図示せず）に接続される端子部３１ｂとを有する。これらの端子部３１ｂは、図２に示すように、配線のためにキャビティー基板２の末端部が開口された電極取り出し部３０内に露出している。
【００３０】
また、電極基板３には、外部のインクカートリッジ（図示せず）に接続されるインク供給孔３３が設けられている。インク供給孔３３は、キャビティー基板２に設けられたインク供給孔２８に連通しており、インク供給孔２８，３３を通じてインクカートリッジ（図示せず）からインクが供給されるようになっている。インクカートリッジ（図示せず）から供給されたインクは、圧力室２１へのインク供給路となるリザーバー２４及びオリフィス２３を介して圧力室２１へと供給される。
【００３１】
上述したように、ノズル基板１、キャビティー基板２及び電極基板３は、一般に個別に作製され、これらを図２に示すように貼り合わせることによりインクジェットヘッド１０の本体部が作製される。さらに、振動板２２と個別電極３１との間に形成される電極間ギャップの開放端部はエポキシ等の樹脂による封止材３４で封止される。これにより、湿気や塵埃等が電極間ギャップへ侵入するのを防止することができ、インクジェットヘッド１０の信頼性を高く保持することができる。
【００３２】
そして、図２に簡略化して示すように、ＩＣドライバ等の駆動制御回路３５が各個別電極３１の端子部３１ｂとキャビティー基板２上に設けられた共通電極２９とに前記フレキシブル配線基板（図示せず）を介して接続され、インクジェットヘッド１０が形成される。
【００３３】
次に、以上のように構成されるインクジェットヘッド１０の動作を説明する。
駆動制御回路３５は例えば２４ｋＨｚで発振し、キャビティー基板１の共通電極端子２９と個別電極３１の間にパルス電圧を印加して個別電極３１に電荷供給を行う。個別電極３１に電荷を供給して正に帯電させると、振動板２２は負に帯電し、振動板２２と個別電極３１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２２が個別電極３１側に引き寄せられて撓み、圧力室２１の容積が拡大する。これによりリザーバー２４の内部に溜まっていたインク等の液滴がオリフィス２３を通じて圧力室２１に流れ込む。次に、個別電極３１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２２が復元し、圧力室２１の容積が急激に収縮する。これにより、圧力室２１内の圧力が急激に上昇し、この圧力室２１に連通しているノズル孔１１からインク等の液滴が吐出される。
【００３４】
次に、このインクジェットヘッド１０の製造方法について図３〜図７を参照して説明する。図３〜図５は、ノズル基板の製造工程を示す断面図である。図６及び図７は、キャビティー基板２及び電極基板３の製造方法を示す製造工程の断面図であり、ここでは、主に、電極基板３にシリコン基板２００を接合した後にキャビティー基板２を製造する方法を示す。
まず最初に、本発明の特徴部分であるノズル基板１の製造方法を説明する。
【００３５】
（１）ノズル基板１の製造方法
（Ａ）まず、図３（Ａ）に示すように、厚み２８０μｍのシリコン基板１００を用意し、熱酸化装置（図示せず）にセットして酸化温度１０７５℃、酸化時間４時間、酸素と水蒸気の混合雰囲気中の条件で熱酸化処理し、シリコン基板１００の表面に膜厚１μｍの熱酸化膜（ＳｉＯ2 膜）１０１を均一に成膜する。
（Ｂ）次に、図３（Ｂ）に示すように、シリコン基板１００の接合面（ノズル基板１のガラス基板１ｂと接合されることとなる面）１００ａの熱酸化膜１０１上に、レジスト１０２をコーティングし、レジスト１０２に、第１ノズル孔となる部分１０２ａをパターニングする。
【００３６】
（Ｃ）次に、図３（Ｃ）に示すように、緩衝フッ酸水溶液（フッ酸水溶液：フッ化アンモニウム水溶液＝１：６）でエッチングし、第１ノズル孔となる部分１０２ａから露出した熱酸化膜１０１部分を除去し、開口部１０１ａを形成する。なお、裏面１００ｂ側の熱酸化膜１０１は、次のＩＣＰ加工工程時において裏面１００ｂのエッチング保護膜として使用するため、この工程（Ｃ）のエッチング工程前に、テープ又はレジスト等を用いて裏面１００ｂ側の熱酸化膜１０１を保護しておく。これにより、この工程（Ｃ）のエッチング工程で裏面１００ｂ側の熱酸化膜１０１が除去されるのを防止する。その後、レジスト１０２を硫酸洗浄などにより剥離する。
【００３７】
（Ｄ）次に、図３（Ｄ）に示すように、ＩＣＰドライエッチング装置（図示せず）により、熱酸化膜１０１の開口部１０１ａを例えば深さ４０μｍで垂直に異方性ドライエッチングし、第１ノズル孔となる凹部１０３を形成する。この場合のエッチングガスとしては、Ｃ４Ｆ８、ＳＦ６を使用し、これらのエッチングガスを交互に使用すればよい。ここで、Ｃ４Ｆ８は形成される溝の側面にエッチングが進行しないように溝側面を保護するために使用し、ＳＦ６はシリコン基板１００の垂直方向のエッチングを促進させるために使用する。
（Ｅ）次に、図３（Ｅ）に示すように、シリコン基板１００の表面に残る熱酸化膜１０１をフッ酸水溶液で除去した後、シリコン基板１００を熱酸化装置（図示せず）にセットして酸化温度１０００℃、酸化時間２時間、酸素と水蒸気の混合雰囲気中の条件で熱酸化処理し、シリコン基板１００の表面に耐インク保護膜１０４としての膜厚０．１μｍのＳｉＯ2 膜を均一に成膜する。この耐インク保護膜１０４は、第１ノズル孔となる凹部１０３の側面及び底面にも形成される。
【００３８】
（Ｆ）次に、図３（Ｆ）に示すように、基板厚み０．５ｍｍ〜１ｍｍのガラス基板１１０を用意して、機械加工により例えば深さ３５μｍの第２ノズル孔となる凹部１１１を形成する。
（Ｇ）次に、図４（Ｇ）に示すように、図３（Ｅ）に示すシリコン基板１００と、図３（Ｆ）のガラス基板１１０とを、穴加工を施した面同士で位置合わせを行い、チャンバー内で例えば３００℃に加熱して２００〜８００Ｖの電圧を印加して陽極接合を行う。
【００３９】
（Ｈ）次に、図４（Ｈ）に示すように、接合基板のガラス基板１１０側を研削加工によって所望の厚み、例えば２５μｍまで薄板化する。これにより、第２ノズル孔となる凹部１１１の底面が削除され、第２ノズル孔１１ｂが形成される。
（Ｉ）次に、図４（Ｉ）に示すように、ガラス基板１１０の表面に、両面接着シート５０を介して、ガラス等の透明材料よりなる第１の支持基板としての支持基板１２０を貼り付ける。具体的には、支持基板１２０に貼り合わせた両面接着シート５０の自己剥離層５１の面と、ガラス基板１１０とを向かい合わせ、真空中で貼り合わせる。これにより接着界面に気泡が残らないきれいな接着が可能になる。この接着の際に接着界面に気泡が残ると、次の（Ｊ）の研削加工でシリコン基板１００を薄板化する際に板厚がばらつく原因となる。
【００４０】
両面接着シート５０には、例えば、セルファＢＧ（登録商標：積水化学工業）を用いる。両面接着シート５０は自己剥離層５１を持ったシート（自己剥離型シート）で、その両面には接着面を有し、その一方の面にはさらに自己剥離層５１を備え、この自己剥離層５１は紫外線または熱などの刺激によって接着力が低下するようになっている。
【００４１】
このように自己剥離層５１を備えた両面接着シート５０を用いて支持基板１２０を貼り合わせるようにしたので、シリコン基板１００の薄板化加工時には、シリコン基板１００と支持基板１２０とを強固に接着してシリコン基板１００を破損することなく加工することができる。また、研削加工後には後述するように支持基板１２０をシリコン基板１００から剥離する際に、糊残り無く容易に剥離することができる。
【００４２】
（Ｊ）次に、図４（Ｊ）に示すように、シリコン基板１００の表面１００ａ側からグラインダー（図示せず）で研削加工を行い、所望の板厚近傍、例えば５０μｍまで薄板化する。これにより、第１ノズル孔となる凹部１０３の底面が削除され第１ノズル孔１１ａが形成される。薄板化後、さらに、ポリッシャー、ＣＭＰ装置によってシリコン基板１００の表面を研磨し、所定の板厚を例えば２５μｍにする。以上により、ノズル孔１１が形成される。
【００４３】
（Ｋ）次に、図４（Ｋ）に示すように、シリコン基板１００の表面１００ａ（以下、吐出面１００ａという）に、耐インク保護膜１０４を形成する。この耐インク保護膜１０４は、次の工程（Ｌ）で形成される撥インク膜１０５の下地膜ともなるもので酸化物系金属膜で構成される。ここでは、例えばＳｉＯ2 膜で構成され、スパッタ装置で０．１μｍの厚みで成膜される。なお、酸化物系金属膜の成膜は、自己剥離層５１が劣化しない温度（１００℃程度）以下で実施できればよく、スパッタリング法に限るものではない。酸化物系金属膜としては、他には例えば、酸化ハフニウム膜、酸化タンタル、酸化チタン、酸化インジウム錫、酸化ジルコニウムも使用できる。自己剥離層５１に影響しない温度で成膜することができ、シリコン基板１００への密着性を確保することができれば、成膜方法はスパッタ等に限らずＣＶＤ等の手法でもよい。
【００４４】
（Ｌ）次に、図５（Ｌ）に示すように、シリコン基板１００の吐出面１００ａに撥インク処理を施す。具体的には、Ｆ原子を含む撥インク性を持った材料を蒸着やディッピングで成膜し、吐出面１００ａに撥インク膜１０５を形成する。このとき、ノズル孔１１の内壁にも撥インク膜１０５が形成される。
（Ｍ）次に、図５（Ｍ）に示すように、吐出面１００ａにサポートテープ１３０を貼り付け、その状態で支持基板１２０側からＵＶ光を照射する。
【００４５】
（Ｎ）ＵＶ光を照射することにより、図５（Ｎ）に示すように、両面接着シート５０の自己剥離層５１を発泡させてガラス基板１１０の表面１１０ａから剥離し、支持基板１２０をガラス基板１１０から取り外す。
（Ｏ）そして、図５（Ｏ）に示すように、ガラス基板１１０の表面１１０ａ側から酸素又はアルゴンのプラズマ処理を行い、ノズル孔１１内壁の撥インク膜１０５を破壊して親水化する。
（Ｐ）最後に、所望のチップサイズに分離する。方法としては、ダイヤモンドホイルを使って切断する方法やレーザーを集光させて基板内部に改質層を形成し切断する方法などがある。そして、サポートテープ１３０を剥離した後、硫酸洗浄等により洗浄する。
以上により、ノズル基板１を作製することができる。
【００４６】
このように本実施の形態１では、キャビティー基板２に陽極接合を用いて接合可能なノズル基板１を製造するに際し、シリコン基板１ａとガラス基板１ｂとを陽極接合し、２層構造として形成しているため、従来の実質４層構造のノズル基板に比べて製造工程を簡略化できる。また、接着剤を用いず陽極接合で接合しているため、吐出液として多様な液体を使用可能なノズル基板１を製造できる。
【００４７】
また、吐出口となる第１ノズル孔１１ａをシリコン基板１ａ側に形成するようにしているので、ノズル径を高精度に形成できる。
【００４８】
また、本実施の形態１では、シリコン基板１ａ（１００）及びガラス基板１ｂ（１１０）のそれぞれに予め第１ノズル孔１１ａとなる凹部１０３及び第２ノズル孔１１ｂとなる凹部１１１を形成した上で陽極接合し、それぞれの基板を薄板化することでノズル基板１を作製するようにしている。この方法によれば、それぞれの基板を予め所望の厚みに研削して薄板化した後にノズル孔を形成し、その後、陽極接合する方法に比べて、製造工程中の割れ防止が可能である。よって、歩留まり良くノズル基板１を製造できる。また、シリコン基板１ａ（１００）を研削加工により薄板化する際には、支持基板１２０を貼り合わせた状態で行うので、製造工程中にシリコン基板１００が割れるのを防止できる。
【００４９】
また、本実施の形態１の製造方法により作製されたノズル基板１はキャビティー基板２と陽極接合可能であるため、このノズル基板１を用いたインクジェットヘッド１０を製造するに際し、接着剤レスな製造が可能である。これにより、多様な吐出液に適用可能なインクジェットヘッド１０を製造することができる。
【００５０】
また、ノズル孔１１を２段又は更に多段の断面階段形状に形成するようにしたので、インク滴の飛翔方向のばらつきがなくなり、またインク滴の飛び散りがなく、インク滴の吐出量のばらつきを抑制することが可能なノズル基板１を得ることができる。
【００５１】
以上により、本発明の特徴部分であるノズル基板の製造方法が明らかになったところで、続いてキャビティー基板２及び電極基板３の製造方法について説明する。
（２）キャビティー基板２及び電極基板３の製造方法
ここでは、電極基板３にシリコン基板２００を接合した後、そのシリコン基板２００からキャビティー基板２を製造する方法について図６、図７を参照して簡単に説明する。
【００５２】
電極基板３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３００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凹部３２を形成する。なお、この凹部３２は個別電極３１の形状より少し大きめの溝状のものであり、個別電極３１毎に複数形成される。
そして、凹部３２の内部に、例えばスパッタによりＩＴＯからなる個別電極３１を形成する。
その後、ドリル等によってインク供給孔３３を形成することにより、電極基板３が作製される。
【００５３】
（Ｂ）次に、厚さが例えば５２５μｍのシリコン基板２００の両面を鏡面研磨した後に、シリコン基板２００の片面にプラズマＣＶＤによって厚さ０．１μｍのＴＥＯＳからなるシリコン酸化膜（絶縁膜）２ａを形成する。なお、シリコン基板２００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２２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。
【００５４】
（Ｃ）そして、このシリコン基板２００と、図６（Ａ）のように作製された電極基板３とを、例えば３６０℃に加熱し、シリコン基板２００に陽極を、電極基板３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。
（Ｄ）シリコン基板２００と電極基板３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２００をエッチングすることにより、シリコン基板２００の厚さを例えば１４０μｍになるまで薄板化する。
【００５５】
（Ｅ）次に、図７（Ｅ）に示すように、シリコン基板２００の上面（電極基板３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２０１を形成する。
そして、このＴＥＯＳ膜２０１に、圧力室２１となる凹部２５、オリフィス２３となる凹部２６及びリザーバー２４となる凹部２５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２０１をエッチング除去する。
その後、シリコン基板２００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、圧力室２１となる凹部２５、オリフィス２３となる凹部２６及びリザーバー２４となる凹部２７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７（Ｅ）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２２の面荒れを抑制することができる。
【００５６】
（Ｆ）シリコン基板２００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２００の上面に形成されているＴＥＯＳ膜２０１を除去する。
（Ｇ）次に、シリコン基板２００の圧力室２１となる凹部２５等が形成された面に、プラズマＣＶＤによりＴＥＯＳ膜（絶縁膜２ａ）を例えば厚さ０．１μｍで形成する。
（Ｈ）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３のインク供給孔３３からレーザー加工を施してシリコン基板２００のリザーバー２４となる凹部２７の底部を貫通させ、インク供給孔２８を形成する。また、振動板２２と個別電極３１との間のギャップの開放端部をエポキシ樹脂等の封止材３４（図２参照）を充填することにより封止する。また、図１に示すように共通電極２９がスパッタによりシリコン基板２００の上面（ノズル基板１との接合側の面）の端部に形成される。
【００５７】
以上により、電極基板３に接合した状態のシリコン基板２００からキャビティー基板２が作製される。
そして最後に、このキャビティー基板２に、前述のように作製されたノズル基板１のガラス基板１ｂを接合し、図１に示したインクジェットヘッド１０が完成する。ノズル基板１とキャビティー基板２との接合には陽極接合を用いることができ、全体として接着剤レスでインクジェットヘッド１０を製造することができる。
【００５８】
実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１のノズル基板１の製造方法において支持基板１２０を不要とした製造方法に関する。以下では、実施の形態２が実施の形態１と異なる部分を中心に説明し、実施の形態１と重複する説明は省略する。
【００５９】
図８は、実施の形態２のノズル基板１の製造工程を示す断面図である。図８において実施の形態１の図３〜図５と同一部分には同一符号を付す。なお、ノズル基板１のシリコン基板１ａの製造工程は、図３（Ａ）〜（Ｅ）と同様である。
（Ａ）図８（Ａ）に示すように、ガラス基板１１０に第２ノズル孔となる凹部１１１ａを形成する。この凹部１１１ａの深さは例えば１００μｍ〜２００μｍとする。
（Ｂ）次に、図８（Ｂ）に示すように、図３（Ｅ）に示すシリコン基板１００と、図８（Ａ）のガラス基板１１０とを、穴加工を施した面同士で位置合わせを行い、チャンバー内で例えば３００℃に加熱して２００〜８００Ｖの電圧を印加して陽極接合を行う。
【００６０】
（Ｃ）次に、図８（Ｃ）に示すように、接合基板のガラス基板１１０側を研削加工によって所望の厚み、例えば１００μｍ〜２００μｍまで薄板化する。これにより、第２ノズル孔となる凹部１１１ａの底面が削除され、第２ノズル孔１１ｂが形成される。
（Ｄ）次に、図８（Ｄ）に示すように、シリコン基板１００の表面１００ａ側からグラインダー（図示せず）で研削加工を行う。このとき、実施の形態１では支持基板１２０を用いていたが、実施の形態２では、ガラス基板１１０の厚みを上述したように例えば１００μｍ〜２００μｍとすることにより、ガラス基板１１０そのものを支持基板とすることができる。よって、別途支持基板を用いる必要が無くなる。このため、支持基板を貼り付けるための両面テープや接着シートが不要となり、テープの粘着剤や接着剤の糊が固着して異物化することを完全に防止することが可能となる。
なお、研削工程では、所望の板厚近傍、例えば５０μｍまで薄板化する。これにより、第１ノズル孔となる凹部１０３の底面が削除され第１ノズル孔１１ａが形成される。薄板化後、さらに、ポリッシャー、ＣＭＰ装置によってシリコン基板１００の表面を研磨し、所定の板厚を例えば２５μｍにする。以上により、ノズル孔１１が形成される。
これ以降の工程（耐インク保護膜１０４及び撥インク膜１０５の形成工程等）は実施の形態１と同様である。
【００６１】
以上説明したように実施の形態２では、実施の形態１と同様の作用効果が得られる戸共に、支持基板１２０を不要としたので、実施の形態１に比べて製造工程を更に簡略化できる。また、支持基板１２０はＵＶ照射による両面接着シート５０の自己剥離層５１の発泡によりガラス基板１１０から剥離できるものであるが、多少糊残りが生じる可能性がある。糊残りはキャビティー基板２との接合時の接合不良を招く等の不都合を生じるが、実施の形態２では製造工程中に支持基板１２０を用いないため、糊残りによる上記不都合を完全に解消でき、生産性の向上が可能である。
【００６２】
なお、上記各実施の形態では、シリコン基板１００及びガラス基板１１０を薄板化するに際し、研削加工を用いているが、これに限られたものではなくウェットエッチングによって薄板化するようにしてもよい。
【００６３】
また、上記各実施の形態では、静電駆動方式のインクジェットヘッドに用いるノズル基板の例を説明したが、圧電駆動方式やバブルジェット（登録商標）方式など、他方式のアクチュエーター（圧力発生手段）を用いたインクジェットヘッドのノズル基板にも適用可能である。
【００６４】
また、上記各実施の形態では、ノズル基板、キャビティー基板及び電極基板を備えた３層構造のインクジェットヘッドにおけるノズル基板の製造方法について説明したが、ノズル基板、リザーバー基板、キャビティー基板及び電極基板を備えた４層構造のインクジェットヘッドにおけるノズル基板の製造方法としても、本発明を適用できる。
【００６５】
また、上記の各実施の形態では、ノズル基板の製造方法及びインクジェット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。また、上記のように製造されたインクジェットヘッド１０は、図９に示すインクジェットプリンター４００のほか、ノズル孔１１より吐出される液状材料を変更することにより、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に利用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  ノズル基板、１ａ  シリコン基板、１ｂ  ガラス基板、２  キャビティー基板、２ａ  絶縁膜、３  電極基板、１０  インクジェットヘッド、１１  ノズル孔、１１ａ  第１ノズル孔、１１ｂ  第２ノズル孔、２１  圧力室、２２  振動板、２３  オリフィス、２４  リザーバー、２５  凹部、２６  凹部、２７  凹部、２８  インク供給孔、２９  共通電極、３０  電極取り出し部、３１  個別電極、３１ａ  リード部、３１ｂ  端子部、３２  凹部、３３  インク供給孔、３４  封止材、３５  駆動制御回路、５０  両面接着シート、５１  自己剥離層、１００  シリコン基板、１００ａ  表面（吐出面）、１００ｂ  裏面、１０１  熱酸化膜、１０１ａ  開口部、１０２  レジスト、１０２ａ  第１ノズル孔となる部分、１０３  凹部（第１凹部）、１０４  耐インク保護膜（耐液保護膜）、１０５  撥インク膜（撥液膜）、１１０  ガラス基板、１１０ａ  表面、１１１  凹部（第２凹部）、１１１ａ  凹部、１２０  支持基板、１３０  サポートテープ、２００  シリコン基板、２０１  ＴＥＯＳ膜、３００  ガラス基板、４００  インクジェットプリンター。
【図１】
2010208122.tif 000003
【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】
2010208122.tif 000009
【図８】
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【図９】
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