(57)【要約】【課題】ノズル孔の傾斜部の傾斜角を所望の角度とすることができ、ノズル密度を高めることができ、ノズル孔の傾斜部が垂直部と段差を介さずに連続して形成され、ノズル孔の流路特性が最適化されて安定した吐出特性を有するノズル基板の製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出装置の製造方法を提供する。【解決手段】シリコン基材４１の一方の面側から異方性ドライエッチングを行って、円筒孔部１１ｃを形成する工程と、少なくとも円筒孔部１１ｃ内に酸化膜を形成する工程と、円筒孔部１１ｃを形成した面と反対側の面からシリコン基材４１を研磨して、円筒孔部１１ｃの底部側に所望の傾斜角で拡径する第２のノズル孔部１１ｂを形成し、研磨されず残った円筒孔部１１ｃを第１のノズル孔部１１ａとする工程とを有するものである。【選択図】図８
2010125704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出方向の先端側に位置するほぼ円筒状の第１のノズル孔部と、吐出方向の後端側に位置しており、前記第１のノズル孔部から吐出方向の後端側に向けてノズル断面積が漸増する傾斜面がほぼテーパ状の第２のノズル孔部とから構成されるノズル孔を形成するノズル基板の製造方法であって、
シリコン基材の一方の面側から異方性ドライエッチングを行って、円筒孔部を形成する工程と、
少なくとも前記円筒孔部内に酸化膜を形成する工程と、
前記円筒孔部を形成した面と反対側の面から前記シリコン基材を研磨して、前記円筒孔部の底部側に所望の傾斜角で拡径する前記第２のノズル孔部を形成し、研磨されず残った円筒孔部を前記第１のノズル孔部とする工程と
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】
前記研磨は、前記シリコン基材を薄板化するとともに、前記第２のノズル孔部を形成する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】
前記研磨を、化学的機械研磨により行うことを特徴とする請求項１又は２記載のノズル基板の製造方法。
【請求項４】
前記研磨を、少なくとも、シリコン研磨用のスラリーと酸化膜研磨用のスラリーとを混合したスラリーを用いて行うことを特徴とする請求項３記載のノズル基板の製造方法。
【請求項５】
前記シリコン研磨用のスラリーと前記酸化膜研磨用のスラリーとの混合比を調整して、前記第２のノズル孔部の傾斜面の角度を調整することを特徴とする請求項４記載のノズル基板の製造方法。
【請求項６】
前記化学的機械研磨を行う化学的機械研磨装置の研磨パッドの種類及び／又は加重を調整して、前記第２のノズル孔部の傾斜面の角度を調整することを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載のノズル基板の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載のノズル基板の製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造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８】
請求項７記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造することを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。
【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ノズル孔を有するノズル基板の製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出装置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、例えばインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドが知られている。インクジェットヘッドは、一般に、インク滴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基板との間で上記ノズル孔に連通する吐出室、リザーバ等のインク流路が形成されたキャビティ基板とを備え、駆動部により吐出室に圧力を加えることにより、インク滴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。駆動手段としては、静電気力を利用する方式や、圧電素子による圧電方式、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】
近年、インクジェットヘッドに対して、印刷速度の高速化及びカラー化を目的としてノズル列を複数有する構造が求められており、さらに加えて、ノズルは高密度化するとともに長尺化（１列あたりのノズル数が増加）しており、インクジェットヘッド内のアクチュエータ数は益々増加している。このような背景から、ノズル密度が高く、長尺かつ多数のノズル列を有する、小型で吐出特性に優れたインクジェットヘッドが要求され、従来より様々な工夫、提案がなされている。
【０００４】
従来のインクジェットヘッドに、（１００）面のシリコン基材に、ウェットエッチングによってピラミッド状のノズル孔を貫通させたノズル基板を備えたものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、従来のインクジェットヘッドに、シリコン基材に等方性ドライエッチングと異方性ドライエッチングを繰り返してテーパ形状のノズル孔を加工したノズル基板を備えたものがあった（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、従来のインクジェットヘッドに、（１００）面のシリコン基材にウェットエッチングで未貫通の傾斜ノズル部を形成し、反対側からドライエッチングで垂直ノズル部を貫通形成したノズル基板を備えたものがあった（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
さらに、従来のインクジェットヘッドに、異方性ドライエッチングで垂直ノズル部を形成した後に、ノズル内に樹脂を充填し、３種類の混合ガスにより樹脂のアッシングとシリコンの等方性エッチングとを同時に実施して傾斜ノズル部を形成するものがあった（例えば、特許文献４参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開昭５６−１３５０７５号公報（第２頁、図２）
【特許文献２】特開２００６−４５６５６号公報（第１５頁、図１６）
【特許文献３】特開平１０−３１５４６１号公報（第４頁−第５頁、図２）
【特許文献４】特開２００８−１１４４６２号公報（第１０頁、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１記載の技術によれば、ノズル孔を異方性ウェットエッチングで形成するため、傾斜角度がシリコン単結晶基板の面方位に依存してしまい、ノズル密度を高めることには限界があった。また、ノズル先端形状がシリコンの面方位のため四角くなってしまい、吐出物の直進性に悪影響を与えてしまう。さらに、ノズル吐出口に垂直部がないため、メニスカスを安定維持することが困難であった。
【００１０】
特許文献２記載の技術によれば、等方性ドライエッチングによってノズル孔の側壁のアンダーカットが進むので、ノズル孔の底部径の制御が困難になる。また、ノズル孔の吐出口に垂直部がないため、メニスカスを安定に維持することが困難であった。
【００１１】
特許文献３記載の技術によれば、ノズル孔の傾斜部を異方性ウェットエッチングで形成するため、傾斜角度がシリコン単結晶基板の面方向に依存してしまい、ノズル密度を高めることには限界があった。また、ノズルの傾斜部と垂直部の両面位置あわせが必要であった。
【００１２】
特許文献４記載の技術によれば、混合ガスにより樹脂のアッシングとシリコンの等方性エッチングとを同時に実施してノズル孔の傾斜部を形成するため、傾斜ノズル部の長さと傾斜角度とを独立して制御するのが困難であった。
【００１３】
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、ノズル孔の傾斜部の傾斜角を所望の角度とすることができ、ノズル密度を高めることができ、ノズル孔の傾斜部が垂直部と段差を介さずに連続して形成され、ノズル孔の流路特性が最適化されて安定した吐出特性を有するノズル基板の製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出装置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】
【００１４】
本発明に係るノズル基板の製造方法は、吐出方向の先端側に位置するほぼ円筒状の第１のノズル孔部と、吐出方向の後端側に位置しており、前記第１のノズル孔部から吐出方向の後端側に向けてノズル断面積が漸増する傾斜面がほぼテーパ状の第２のノズル孔部とから構成されるノズル孔を形成するノズル基板の製造方法であって、シリコン基材の一方の面側から異方性ドライエッチングを行って、円筒孔部を形成する工程と、少なくとも前記円筒孔部内に酸化膜を形成する工程と、前記円筒孔部を形成した面と反対側の面から前記シリコン基材を研磨して、前記円筒孔部の底部側に所望の傾斜角で拡径する前記第２のノズル孔部を形成し、研磨されず残った円筒孔部を前記第１のノズル孔部とする工程とを有するものである。
本発明によれば、シリコン基材を研磨して、円筒孔部の底部側に第２のノズル孔部を形成するので、第２のノズル孔部の傾斜角を所望の角度とすることができる。
また、第２のノズル孔部の傾斜角をシリコンの結晶方位に拘束されずに形成することができる。このためノズル密度を高めることができる。
さらに、第１のノズル孔部と第２のノズル孔部との境界部分を、段差などを介さずになめらかな連続形状とすることができる。このため、ノズル孔の流路特性が最適化され、安定した吐出特性を有する。
【００１５】
本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記研磨は、前記シリコン基材を薄板化するとともに、前記第２のノズル孔部を形成するものである。
本発明によれば、シリコン基材の薄板化と同時に第２のノズル孔部を形成することができる。
【００１６】
本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記研磨を、化学的機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）により行うものである。
本発明によれば、傾斜面がほぼテーパ状の第２のノズル孔部を形成することができる。
【００１７】
本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記研磨を、少なくとも、シリコン研磨用のスラリーと酸化膜研磨用のスラリーとを混合したスラリーを用いて行うものである。
本発明によれば、前記シリコン基材と前記酸化膜との研磨速度（レート）の違いに基づいて、第２のノズル孔部の傾斜角を所望の角度とすることができる。
【００１８】
本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記シリコン研磨用のスラリーと前記酸化膜研磨用のスラリーとの混合比を調整して、前記第２のノズル孔の傾斜面の角度を調整するものである。
本発明によれば、シリコン研磨用のスラリーと前記酸化膜研磨用のスラリーとの混合比を調整することにより、第２のノズル孔部の傾斜角を容易に調整することができる。
【００１９】
本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記化学的機械研磨を行う化学的機械研磨装置（ＣＭＰ装置）の研磨パッドの種類及び／又は加重を調整して、前記第２のノズル孔の傾斜面の角度を調整するものである。
本発明によれば、研磨パッドの種類及び／又は加重を調整することで、第２のノズル孔部の傾斜角を所望の角度とすることができる。
【００２０】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記のノズル基板の製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造するものである。
本発明によれば、上記のノズル基板の製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造するので、ノズル孔の傾斜部の傾斜角を所望の角度とすることができ、ノズルが高密度化し、ノズルの流路特性が最適化されて、安定した吐出特性を有する液滴吐出ヘッドを製造することができる。
【００２１】
本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造するものである。
本発明によれば、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造するので、ノズル孔の傾斜部の傾斜角を所望の角度とすることができ、ノズルが高密度化し、ノズルの流路特性が最適化されて、安定した吐出特性を有する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
実施の形態１．
以下、本発明に係るノズル基板を備えた液滴吐出ヘッドについて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、静電駆動方式のインクジェットヘッドについて、図１〜図３を用いて説明する。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではなく、また、駆動方式についても他の異なる駆動方式により液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにも適用することができる。
【００２３】
図１は、本実施の形態１に係るインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッドの一例）の分解斜視図であり、一部を断面で表してある。また、図２は、図１を組立てた要部を示す縦断面図であり、図３は図２のノズル孔の近傍を拡大して示した縦断面である。なお、図１〜図３では、通常使用される状態とは上下逆に示されている。
【００２４】
インクジェットヘッド１０は、図１及び図２に示すように、複数のノズル孔１１が所定のピッチで設けられたノズル基板１と、各ノズル孔１１に対して独立にインク供給路が設けられたキャビティ基板２と、キャビティ基板２の振動板２２に対峙して個別電極３１が配設された電極基板３とを貼り合わせることにより構成されている。
【００２５】
ノズル基板１は、シリコン単結晶基材（以下、単にシリコン基材ともいう）から作製されている。ノズル基板１にはインク滴を吐出するためのノズル孔１１が開口されており、各ノズル孔１１は、図３に詳述するように、吐出方向の先端側の面１ａに開口しておりほぼ円筒状をなす円筒状ノズル孔部（以下、第１のノズル孔部という）１１ａと、吐出方向の後端側に位置しており第１のノズル孔部１１ａの後端から吐出方向の後端面１ｂに向けてノズル断面積が漸増し後端面１ｂで最も拡径して開口する傾斜面がほぼテーパ状をなすノズル孔部で、実施の形態１ではほぼ截頭円錐状の截頭円錐状ノズル孔部（以下、第２のノズル孔部という）１１ｂとによって構成されている。なお、第１のノズル孔部１１ａはノズル基板１の表面（吐出方向の先端側の面１ａ）に対して垂直に形成されており、第１のノズル孔部１１ａと第２のノズル孔部１１ｂとは同軸上に形成されている。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。すなわち、インク滴の飛翔方向のばらつきが無くなり、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できる。
【００２６】
キャビティ基板２は、シリコン単結晶基材（この基材も以下、単にシリコン基材ともいう）から作製されている。シリコン基材に異方性ウェットエッチングを施し、インク流路の吐出室２４及びリザーバ２５を構成するための凹部２４０、２５０が形成される。凹部２４０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、ノズル基板１とキャビティ基板２を接合した際、各凹部２４０は吐出室２４を構成し、それぞれがノズル孔１１に連通し、またインク供給口であるオリフィス２３ともそれぞれ連通している。そして、吐出室２４（凹部２４０）の底壁が振動板２２となっている。
【００２７】
他方の凹部２５０は、液状材料のインクを貯留するためのものであり、各吐出室２４に共通のリザーバ（共通インク室）２５を構成する。そして、リザーバ２５（凹部２５０）はそれぞれオリフィス２３を介して全ての吐出室２４に連通している。また、リザーバ２５の底部には後述する電極基板３を貫通する孔が設けられ、この孔のインク供給孔３４を通じて図示しないインクカートリッジからインクが供給されるようになっている。
【００２８】
また、キャビティ基板２の全面、もしくは少なくとも電極基板３との対向面には、熱酸化やＴＥＯＳ（Tetraethylorthosilicate Tetraethoxysilane：テトラエトキシシラン、珪酸エチル）を原料としたプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によるＳｉＯ2 膜等からなる絶縁膜２６が施されている。この絶縁膜２６は、インクジェットヘッドを駆動させたときに、絶縁破壊や短絡を防止する。
【００２９】
電極基板３は、ガラス基材から作製されている。なかでも、キャビティ基板２のシリコン基材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好ましい。これは、電極基板３とキャビティ基板２を陽極接合する際、両基板３、２の熱膨張係数が近いため、電極基板３とキャビティ基板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とキャビティ基板２を強固に接合することができるからである。
【００３０】
電極基板３のキャビティ基板２と対向する面には、キャビティ基板２の各振動板２２に対向する位置にそれぞれ凹部３２が設けられている。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がスパッタにより形成されている。そして、振動板２２と個別電極３１との間に形成されるギャップ（空隙）Ｇは、インクジェットヘッドの吐出特性に大きく影響する。ここで、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。
【００３１】
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基板２の末端部が開口された電極取り出し部２９内に露出している。
【００３２】
上述したように、ノズル基板１、キャビティ基板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。すなわち、キャビティ基板２と電極基板３は陽極接合により接合され、そのキャビティ基板２の上面（図２の上面）にノズル基板１が接着剤等により接合されている。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Ｇの開放端部は、エポキシ等の樹脂による封止材２７（図１１（ｈ）参照）で封止されている。これにより、湿気や塵埃等が電極間ギャップＧ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。
【００３３】
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４が、各個別電極３１の端子部３１ｂと、キャビティ基板２上に設けられた共通電極２８とに、前記フレキシブル配線基板（図示せず）を介して接続されている。
【００３４】
上記のように構成されたインクジェットヘッド１０においては、駆動制御回路４によりキャビティ基板２と個別電極３１の間にパルス電圧が印加されると、振動板２２と個別電極３１との間に静電気力が発生し、そ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、吐出室２１の容積が拡大する。これにより、リザーバ２５の内部に溜まっていたインクがオリフィス２３を通じて吐出室２４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、吐出室２４の容積が急激に収縮する。これにより、吐出室２４内の圧力が急激に上昇し、この吐出室２４に連通しているノズル孔１１からインク液滴が吐出される。
【００３５】
次に、インクジェットヘッド１０の製造方法について、図４〜図１１を用いて説明する。図４は本発明の実施の形態１に係るノズル基板１を示す上面図、図５〜図９はノズル基板１の製造工程を示す断面図（図４をＡ−Ａ線で切断した断面図）である。図１０、図１１はキャビティ基板２と電極基板３との接合工程を示す断面図であり、ここでは、主に、電極基板３にシリコン基材１００を接合した後に、キャビティ基板２を製造する方法を示す。
まず最初に、ノズル基板１の製造方法を説明する。
【００３６】
（ａ）  図５（ａ）に示すように、シリコン基材４１を用意して熱酸化装置にセットする。
【００３７】
（ｂ）  シリコン基材４１を、所定の酸化温度、酸化時間、酸素と水蒸気の混合雰囲気中の条件で熱酸化処理し、図５（ｂ）に示すように、シリコン基材４１の両面４１ａ、４１ｂに、エッチング保護膜となるＳｉＯ2 膜４２を均一に成膜する。
【００３８】
（ｃ）  図６（ｃ）に示すように、シリコン基材４１において、吐出方向の先端側となる先端面４１ａにレジスト４３をコーティングし、そのレジスト４３から円筒状の第１のノズル孔部１１ａとなる部分に対応する部分４３ａを除去し、レジストパターンを形成する。
【００３９】
（ｄ）  図６（ｄ）に示すように、そのレジストパターンをマスクとして、例えば、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、ＳｉＯ2 膜４２から第１のノズル孔部１１ａに対応する部分４２ａを開口する。このとき、吐出方向の後端側（キャビティ基板２と接合される側）となる後端面４１ｂのＳｉＯ2 膜４２はエッチングされ、完全に除去される。
【００４０】
（ｅ）  図６（ｅ）に示すように、レジスト４３を硫酸洗浄などにより剥離する。
【００４１】
（ｆ）  図６（ｆ）に示すように、ＩＣＰドライエッチング装置によりＳｉＯ2 膜４２の開口４２ａを介して、所定の深さに異方性ドライエッチングを行い、円筒孔部１１ｃを形成する。この場合のエッチングガスとしては、例えば、Ｃ4Ｆ8、ＳＦ6 を使用し、これらのエッチングガスを交互に使用する。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 はシリコン基材の垂直方向のエッチングを促進させるために使用する。
【００４２】
（ｇ）  図７（ｇ）に示すように例えば、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、シリコン基材４１の先端面４１ａのＳｉＯ2 膜４２を除去する。
【００４３】
（ｈ）  シリコン基材４１を熱酸化装置にセットし、所定の酸化温度、酸化時間、酸素雰囲気中の条件で熱酸化処理し、図７（ｈ）に示すように、異方性ドライエッチングで形成した円筒孔部１１ｃの側面及び底面を含むシリコン基材４１の表面全体に、例えば膜厚が０．１μｍのＳｉＯ2 膜よりなるインク保護膜４７を均一に成膜する。
【００４４】
（ｉ）  図７（ｉ）に示すように、シリコン基材４１のインク保護膜４７上に撥インク処理を施す。すなわち、フッ素（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、撥インク層４８を形成する。このとき、円筒孔部１１ｃの内壁も撥インク処理する。
【００４５】
（ｊ）  図８（ｊ）に示すように（図８（ｊ）より図９（ｐ）に至るまでは図７（ｉ）の上下を逆転した図を示す。）、透明材料（ガラス等）の支持基板５０に、紫外線又は熱などの刺激で容易に接着力が低下する自己剥離層６１を持った両面テープ６０を貼り合わせる。具体的には、支持基板５０に貼り合わせた両面テープ６０の自己剥離層６１の面と、シリコン基材４１の先端面４１ａ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となる。この接着の際に接着界面に気泡が残ると、次の（ｋ）工程の研削加工で薄板化されるシリコン基材４１の板厚がばらつく原因となる。
【００４６】
（ｋ）  図８（ｋ）に示すように、シリコン基材４１の後端面４１ｂ側からバックグラインダーで研削加工を行い、円筒孔部１１ｃの底部側（以下、「後端部１１ｄ」という。）が開口するまでシリコン基材４１を薄くする。この薄板化の方法としては、他にポリッシャー、ＣＭＰ装置による方法がある。これらの加工方法を用いた場合、研磨剤のカス等がノズル孔１１内に残るため、ノズル孔１１内の研磨材の水洗除去工程などでノズル孔１１の内壁は洗浄される。
【００４７】
（ｌ）  図８（ｌ）に示すように、ＣＭＰによりさらに所定の板厚まで研磨を行うとともに、所望の傾斜角で拡径する第２のノズル孔部１１ｂを形成する。
【００４８】
ここで、ＣＭＰ装置による研磨工程について詳述する。
ＣＭＰ装置は、回転テーブルを有しており、この回転テーブル上には研磨布（研磨パッド）が配置される。回転テーブルの上方には、シリコン基材４１を保持するヘッドが配置される。そして、研磨パッド上にスラリーを滴下し、前記テーブルを所定の回転数で回転させる。次に、前記ヘッドによりシリコン基材４１を保持し、このシリコン基材４１の被研磨面が前記研磨パッドに接触するように前記ヘッドを前記テーブル上に配置する。次に、前記ヘッドを所定の回転数で回転させる。このようにしてシリコン基材４１を研磨する。
【００４９】
本実施の形態では、上記のようなＣＭＰ装置による研磨を、シリコン研磨用のスラリーと酸化膜研磨用のスラリーとを混合したスラリーを用いるようにする。このとき、シリコン研磨用のスラリーと酸化膜研磨用のスラリーとの混合比によって、シリコン基材４１と、インク保護膜４７（以下、単に「酸化膜」ともいう。）及び撥インク層４８との研削速度（レート）が異なることとなる。つまり、酸化膜用のスラリーの混合比を増加させると、シリコン基材４１の研磨レートに対する酸化膜の研磨レートの比が増加することになる。これにより、シリコン基材４１の後端部１１ｄ付近の酸化膜が除去され、そして、酸化膜が無くなった部分のシリコン基材４１が研磨され易くなる。この結果、図８（ｌ）に示すように、ディッシング形状（テーパ形状）となる第２のノズル孔部１１ｂが形成される。
【００５０】
このように、シリコン研磨用のスラリーと酸化膜研磨用のスラリーとの混合比を調整することにより、第２のノズル孔部１１ｂの傾斜面の角度を調整することが可能となる。例えば、酸化膜研磨用のスラリーの混合比を低下させると、円筒孔部１１ｃの後端部１１ｄの内壁面に成膜された酸化膜の研磨が遅くなり、後端部１１ｄ周辺部分のシリコン基材４１が研磨されにくくなる。よって、第２のノズル孔部１１ｂの傾斜面の角度を低下させることができる。
【００５１】
また、研磨工程において、ＣＭＰ装置の研磨パッドの種類、加重等を変化させ、酸化膜の研磨具合を調整することにより、第２のノズル孔部１１ｂの傾斜面の角度を調整することができる。例えば、研磨パッドに柔軟性のあるものを選択し、研削時の加重を増加又は減少させることにより、酸化膜の研磨レートを増加又は減少させることができる。これにより、後端部１１ｄ周辺部分のシリコン基材４１の研磨具合を調整することができ、第２のノズル孔部１１ｂの傾斜角を所望の角度に調整することができる。
【００５２】
（ｍ）  図８（ｍ）に示すように、０2 プラズマ処理によってシリコン基材４１のノズル孔１１の内壁に余分に形成された撥インク層４８を除去して、研磨されず残った円筒孔部１１ｃを第１のノズル孔部１１ａとする。こうして、研磨されずに残った第１のノズル孔部１１ａと、円筒孔部１１ｃのうちＣＭＰにより研磨されて形成された第２のノズル孔部１１ｂとによってノズル孔１１が完成する。
【００５３】
このように、研磨工程時に研磨されずに残った円筒孔部１１ｃの部分は、円筒孔部１１ｃを加工した際のノズル径がそのまま保存されており、ノズル径を高精度に制御することができる。そして、第２のノズル孔部１１ｂは第１のノズル孔部１１ａと反対側方向にノズル断面積が漸増して拡径し、その縮径側において、第１のノズル孔部１１ａと連続して繋がることになる。こうして、ノズル孔１１は段差等を介さずに連通し、しかも第２のノズル孔部１１ｂの傾斜角はシリコンの結晶方位に拘束されない所望の角度を有するため、これによって、ノズル孔１１の流路特性の最適化と高密度化を両立して達成することが可能となる。
【００５４】
（ｎ）  図９（ｎ）に示すように、第２のノズル孔部１１ｂの内壁を含むシリコン基材４１の後端面４１ｂ側全体に、プラズマＣＶＤによって、例えば膜厚が０．１μｍのＳｉＯ2 膜よりなるインク保護膜４９を均一に成膜する。
【００５５】
（ｏ）  図９（ｏ）に示すように、支持基板５０側からＵＶ光を照射する。
【００５６】
（ｐ）  図９（ｐ）に示すように、両面テープ６０の自己剥離層６１をシリコン基材４１から剥離する。
【００５７】
（ｑ）  図９（ｑ）に示すように、ノズル基板１が完成する。
なお、図示省略したが、シリコン基材４１にはノズル孔１１を形成するのと同時にノズル基板外輪となる部分に貫通溝を形成するようにしており、支持基板５０を取り外す段階でノズル基板１が個片に分割されるようになっている。
【００５８】
なお、本実施の形態１のノズル基板１の製造方法は、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場合を例に説明したが、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。
【００５９】
次に、キャビティ基板２及び電極基板３の製造方法について説明する。
ここでは、電極基板３にシリコン基材１００を接合した後、そのシリコン基材１００からキャビティ基板２を製造する方法について、図１０、図１１を用いて説明する。
【００６０】
（ａ）  図１０（ａ）に示すように、硼珪酸ガラス等からなるガラス基材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して、凹部３２を形成する。この凹部３２は個別電極３１の形状より少し大きめの溝状であり、個別電極３１ごとに複数形成される。
そして、凹部３２の内部に、例えばスパッタによりＩＴＯ（Indium Tin Oxide）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３４となる孔部３４ａを形成することにより、電極基板３が作製される。
【００６１】
（ｂ）  図１１（ｂ）に示すように、シリコン基材１００の両面を鏡面研磨した後、シリコン基材１００の片面にプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によってＴＥＯＳ（TetraEthylorthosilicate）からなるシリコン酸化膜（絶縁膜）２６を形成する。なお、シリコン基材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。
【００６２】
（ｃ）  このシリコン基材１００と、図１０（ａ）のようにして作製された電極基板３を、図１０（ｃ）に示すように、例えば３６０℃に加熱し、シリコン基材１００に陽極を、電極基板３を陰極に接続して、８００Ｖ程度の電圧を印加して陽極接合により接合する。
【００６３】
（ｄ）  シリコン基材１００と電極基板３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材１００をエッチングし、図１０（ｄ）に示すように、シリコン基材１００を薄板化する。
【００６４】
（ｅ）  シリコン基材１００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、シリコン酸化膜を形成する。そして、このシリコン酸化膜に、吐出室２４となる凹部２４０及びリザーバ２５となる凹部２５０を形成するためのレジストをパターニングし、これらの部分のシリコン酸化膜をエッチング除去する。
その後、シリコン基材１００を水酸化カリウム水溶液等でエッチングして、図１１（ｅ）に示すように、吐出室２４となる凹部２４０及びリザーバ２５となる凹部２５０を形成する。このとき、配線のための電極取り出し部２９となる部分もエッチングして薄板化しておく。なお、図１１（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。
【００６５】
（ｆ）  シリコン基材１００のエッチングが終了した後に、図１１（ｆ）に示すように、フッ酸水溶液でエッチングして、シリコン基材１００の上面に形成されているシリコン酸化膜を除去する。
【００６６】
（ｇ）  シリコン基材１００の吐出室２１となる凹部２４０等が形成された面に、図１１（ｇ）に示すように、プラズマＣＶＤによりシリコン酸化膜（絶縁膜２６）を形成する。
【００６７】
（ｈ）  図１１（ｈ）に示すように、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等によって電極取り出し部２９を開放する。また、電極基板３のインク供給孔３４となる孔部３４ａからレーザ加工を施して、シリコン基材１００のリザーバ２５となる凹部２５０の底部を貫通させ、インク供給孔３４を形成する。また、振動板２２と個別電極３１の間の電極間ギャップＧの開放端部にエポキシ樹脂等の封止材２７を充填して封止を行う。また、図１、図２に示した共通電極２８を、スパッタにより、シリコン基材１００の上面（ノズル基板１との接合側の面）の端部に形成する。
【００６８】
以上により、電極基板３に接合した状態のシリコン基材１００からキャビティ基板２が作製される。
そして最後に、このキャビティ基板２に、前述のようにして作製されたノズル基板１を接着等により接合することにより、図２に示したインクジェットヘッド１０の本体部が作製される。
【００６９】
以上のように本実施の形態によれば、ノズル基板１の製造において、シリコン基材４１を研磨して、円筒孔部１１ｃの後端部１１ｄに第２のノズル孔部１１ｂを形成するので、第２のノズル孔部１１ｂの傾斜角を所望の角度とすることができる。
【００７０】
また、第２のノズル孔部１１ｂを、シリコンの結晶方位に拘束されずに形成することができる。このためノズル密度を高めることができる。
【００７１】
また、円筒孔部１１ｃの後端部１１ｄを研磨して傾斜する第２のノズル孔部１１ｂを形成し、研磨されず残った円筒孔部１１ｃを第１のノズル孔部１１ａとするので、第１のノズル孔部１１ａと第２のノズル孔部１１ｂとの境界部分に段差がなく、なめらかで連続した形状とすることができ、これによってノズルの流路特性が最適化され、安定した吐出特性を有する。
【００７２】
また、円筒孔部１１ｃは異方性ドライエッチングにより垂直に高精度に形成され、研磨されず残った円筒孔部１１ｃを第１のノズル孔部１１ａとするので、飛行曲がりのない安定したインク吐出特性を得ることができる。
【００７３】
また、ＣＭＰによる研磨を行うことにより、薄板化するとともに、傾斜面がほぼテーパ状の第２のノズル孔部１１ｂを形成することができ、シリコン基材４１の薄板化と同時に第２のノズル孔部１１ｂを形成することができる。これにより、ノズル基板の製造工程を簡略化することができる。
【００７４】
また、研磨工程において、シリコン研磨用のスラリーと酸化膜研磨用のスラリーシリコン基材とを混合したスラリーを用いてＣＭＰ加工を行うので、シリコン基材４１と酸化膜との研磨速度（レート）の違いに基づいて、第２のノズル孔部１１ｂの傾斜角を所望の角度とすることができる。
【００７５】
また、シリコン研磨用のスラリーと酸化膜研磨用のスラリーとの混合比を調整することにより、第２のノズル孔部１１ｂの傾斜角を容易に調整することができる。
【００７６】
また、研磨工程において、ＣＭＰ装置の研磨パッドの種類及び／又は加重を調整することで、第２のノズル孔部１１ｂの傾斜角を所望の角度とすることができる。
【００７７】
また、シリコン基材４１の先端面４１ａ側にインク保護膜４７及び撥インク層４８を成膜した後、シリコン基材４１の先端面４１ａを支持基板５０と貼り合わせ、シリコン基材４１の後端面４１ｂ側から研削及び研磨をし、ノズル孔１１の内壁に余分に形成された撥インク層４８を除去する。これにより、シリコン基材４１にテープ等を貼り合わせるプロセスが片面側のみとなるため、製造工程を簡略化することができる。
【００７８】
また、本実施の形態１によれば、キャビティ基板２を、予め作製された電極基板３に接合した状態のシリコン基材１００から作製するものであるので、その電極基板３によりキャビティ基板２を支持した状態となるため、キャビティ基板２を薄板化しても割れたり欠けたりすることがなく、ハンドリングが容易となる。したがって、キャビティ基板２を単独で製造する場合よりも歩留まりが向上する。
【００７９】
実施の形態２．
図１２は、実施の形態２に係るインクジェットヘッド１０を搭載したインクジェット記録装置を示す斜視図である。図１２に示すインクジェット記録装置３００は、インクジェットプリンタであり、実施の形態１のインクジェットヘッド１０を搭載しているため、ノズルの流路特性が最適化し、このため吐出特性がよく、また高密度化が可能なため、液滴の着弾位置の高精度化が可能で、安定した高品質の印字が可能である。
【００８０】
なお、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１１より吐出される液状材料を変更することにより、図１２に示すインクジェットプリンタのほか、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機ＥＬ表示装置の発光部分の形成、プリント配線基板製造装置にて製造する配線基板の配線部分の形成、生体液滴の吐出（プロテインチップやＤＮＡチップの製造）など、様々な用途の液滴吐出装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る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を組立てた状態の要部の縦断面図。
【図３】図２のノズル孔部分を拡大した縦断面図。
【図４】図１のノズル基板の上面図。
【図５】ノズル基板の製造方法を示す製造工程の断面図。
【図６】図５に続くノズル基板の製造工程の断面図。
【図７】図６に続くノズル基板の製造工程の断面図。
【図８】図７に続くノズル基板の製造工程の断面図。
【図９】図８に続くノズル基板の製造工程の断面図。
【図１０】キャビティ基板及び電極基板の製造方法を示す製造工程の断面図。
【図１１】図１０に続く製造工程の断面図。
【図１２】インクジェット記録装置を示す斜視図。
【符号の説明】
【００８２】
１  ノズル基板、２  キャビティ基板、３  電極基板、４  駆動制御回路、１０  インクジェットヘッド、１１  ノズル孔、１１ａ  円筒状ノズル孔部（第１のノズル孔部）、１１ｂ  截頭円錐状ノズル孔部（第２のノズル孔部）、１１ｃ  円筒孔部、１１ｄ  後端部、２１  吐出室、２２  振動板、２３  オリフィス、２４  吐出室、２５  リザーバ、２６  絶縁膜、２７  封止材、２８  共通電極、２９  電極取り出し部、３１  個別電極、３１ａ  リード部、３１ｂ  端子部、３２  凹部、３４  インク供給孔、３４ａ  孔部、４１  シリコン基材、４１ａ  先端面、４１ｂ  後端面、４２  ＳｉＯ2 膜、４２ａ  開口、４３  レジスト、４７  インク保護膜、４８  撥インク層、４９  インク保護膜、５０  支持基板、６０  両面テープ、６１  自己剥離層、１００  シリコン基材、２００  ガラス基材、２４０  凹部、２５０  凹部、３００  インクジェット記録装置。
【図１】
2010125704.tif 000003
【図２】
2010125704.tif 000004
【図３】
2010125704.tif 000005
【図４】
2010125704.tif 000006
【図５】
2010125704.tif 000007
【図６】
2010125704.tif 000008
【図７】
2010125704.tif 000009
【図８】
2010125704.tif 000010
【図９】
2010125704.tif 000011
【図１０】
2010125704.tif 000012
【図１１】
2010125704.tif 000013
【図１２】
2010125704.tif 000014