(57)【要約】【課題】  減圧ＣＶＤ法によってシリコン製の天板の表面に形成された従来のＳiＮ膜は、微細な凹凸に対する追随性が良好ではなく、天板の表面の欠陥部分をＳiＮ膜にて完全に被覆することが困難であり、ＳiＮ膜に沿って流れる液体が欠陥部分で乱流を生じ、円滑な液体の流動が損なわれる。【解決手段】  液滴を吐出するための吐出エネルギー発生部１６が所定間隔で設けられた基板３７と、個々の吐出エネルギー発生部１６を仕切るように配列する仕切り壁４１を有する仕切り部材３８と、液体が供給される液体供給穴３９を基端側に有するシリコン製の天板４０とを具え、この天板４０を仕切り部材３８を挟んで基板３７に重ね合わせ、仕切り部材３８に接合することにより先端側が吐出口２２に連通すると共に基端側が液体供給穴３９に連通する液路２１が形成された本発明による液体吐出ヘッドは、天板４０の表面が二酸化ケイ素による保護膜４５によって覆われている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するための吐出エネルギー発生部が所定間隔で設けられた基板と、個々の前記吐出エネルギー発生部を仕切るように配列する仕切り壁を有する仕切り部材と、液体が供給される液体供給穴を基端側に有するシリコン製の天板とを具え、この天板を前記仕切り部材を挟んで前記基板に重ね合わせ、前記仕切り部材に接合することにより先端側が吐出口に連通すると共に基端側が前記液体供給穴に連通する液路が形成された液体吐出ヘッドであって、
前記天板は、その表面が二酸化ケイ素による保護膜によって覆われていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記液体供給穴と前記液路との間にこれらに連通する共通液室が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記天板が単結晶シリコンウェハにて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
液滴を吐出するための吐出エネルギー発生部が所定間隔で設けられた基板と、個々の前記吐出エネルギー発生部を仕切るように配列する仕切り壁を有する仕切り部材と、液体が供給される液体供給穴を基端側に有するシリコン製の天板とを具え、この天板を前記仕切り部材を挟んで前記基板に重ね合わせることにより先端側が吐出口に連通すると共に基端側が前記液体供給穴に連通する液路が形成される液体吐出ヘッドの製造方法であって、
単結晶シリコンウェハの両面から異方性エッチングを施して液体供給穴を形成するステップと、
前記液体供給穴が形成された単結晶シリコンウェハの表面に液相析出法により二酸化ケイ素による保護膜を形成して天板を得るステップと、
前記保護膜が形成された天板を前記仕切り部材を挟んで前記基板に重ね合わせ、前記仕切り部材に接合するステップと
を具えた液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記基板の表面に前記吐出エネルギー発生部を所定間隔で形成するステップと、
前記吐出エネルギー発生部が形成された基板の表面に前記仕切り部材を形成するステップと
をさらに具え、前記基板の表面に前記仕切り部材を形成するステップは、前記液路と前記液体供給穴とに連通する共通液室となる空隙部を前記仕切り部材に形成するステップを有することを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記単結晶シリコンウェハの表面に保護膜を形成するステップは、二酸化ケイ素を過飽和に含むケイ弗化水素酸水溶液に前記単結晶シリコンウェハを浸漬するステップを有することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の液体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、液体を吐出する液体吐出ヘッドおよびこの液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
なお、本明細書において記述される「プリント」とは、文字や図形など有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広くプリント媒体上に画像，模様，パターンなどを形成したり、あるいはエッチングなどのようなプリント媒体の加工を行う場合も包含する。
【０００３】
また「プリント媒体」とは、一般的なプリント装置で用いられる紙片のみならず、布帛，樹脂フィルム，金属板，ガラス，セラミックス，木材，皮革などの液体を受容可能なものであり、シート状物体以外の三次元立体、例えば球体や円筒体なども包含する。
【０００４】
さらに「液体」とは、上記「プリント」の定義と同様広く解釈されるべきもので、プリント媒体上に付与されることによって、画像，模様，パターンなどの形成，エッチングなどのプリント媒体の加工，あるいはインクの処理、例えばプリント媒体に付与されるインク中の色材の凝固や不溶化に供され得る液体を指し、プリントに関して用いられるあらゆる液体を包含する。
【背景技術】
【０００５】
今日、広く一般的に用いられているインクジェット方式の液体吐出方法には、インクや、プリント媒体に対するこのインクのプリント性を調整するための処理液などの液体を吐出するために用いられる吐出エネルギー発生素子として電気熱変換体（ヒータ）を利用する方法と、圧電素子（ピエゾ）を利用する方法とが知られており、何れも電気的な信号によって液滴の吐出を制御することが可能である。より具体的には、電気熱変換体を用いる液滴吐出方法の原理は、電気熱変換体に電気信号を与えることにより、電気熱変換体近傍の液体を瞬時に膜沸騰させ、このときの液体から気体の相変化により生じる急激な気泡の成長によって液滴をその吐出口から高速に吐出させるものである。一方、圧電素子を用いる液滴の吐出方法の原理は、圧電素子に電気信号を与えることにより、圧電素子が変位し、この変位時の圧力によって液滴をその吐出口から吐出させるものである。
【０００６】
電気熱変換体を用いたものは、吐出エネルギー発生素子のスペースをそれほど設けなくても済み、液体吐出ヘッド（インクジェットヘッド）の構造が単純で、吐出口の集積化が容易であることなどの利点がある。しかしながら、この電気熱変換体を用いた場合の固有の短所としては、電気熱変換体が発生する熱などのインクジェットヘッド内の蓄熱による飛翔液滴の体積変動や、消泡によるキャビテーションの電気熱変換体に与える影響などがある。例えば、液滴を吐出するための吐出エネルギー発生部が所定間隔で設けられた基板と、個々の吐出エネルギー発生部を仕切るように配列する仕切り壁を有する仕切り部材と、液体が供給される液体供給穴を基端側に有する天板とを具えたインクジェットヘッドにおいて、天板の液体供給穴を異方性エッチングにて形成するために天板をシリコンウェハにて形成した場合、酸性の液体やアルカリ性の液体に対する保護膜をその表面に形成する必要がある。
【０００７】
従来、インクジェットヘッドの構成材料としてシリコンウェハを利用した場合、その保護膜として減圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ：Low Pressure Chemical Vapor Deposition）法により成膜した窒化ケイ素膜（以下、ＳiＮ膜）が一般的であり、例えば特許文献１に開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１９８１９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＬＰＣＶＤ法（以下、減圧ＣＶＤ法と記述する）のような気相反応法によってシリコンウェハの表面に成膜したＳiＮ膜は、微細な凹凸に対する追随性が余り良くないので、シリコンウェハの表面にクラックなどの欠陥がある場合、この部分をＳiＮ膜にて完全に被覆することが困難となり、シリコンの表面が露出した部分から液体によってシリコンが腐食してしまう可能性があった。
【００１０】
このような状態を図１２に模式的に示す。シリコン１の表面にクラック２が存在すると、このクラック２の部分をＳiＮ膜３が覆うことができず、クラック２が外部に露出した状態になる。ＳiＮ膜３に沿って流れる液体は、クラック２の部分で乱流を生じ、円滑な液体の流動が損なわれるばかりか、クラック２の部分が液体によって浸食を受け、このクラック２の部分の腐食が次第に進んでしまう結果、液体の円滑な流動をさらに損なう可能性がある。
【００１１】
本発明の目的は、表面欠陥に対する追従性に優れた保護膜が形成されたシリコン製の天板を有する液体吐出ヘッドおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の形態は、液滴を吐出するための吐出エネルギー発生部が所定間隔で設けられた基板と、個々の前記吐出エネルギー発生部を仕切るように配列する仕切り壁を有する仕切り部材と、液体が供給される液体供給穴を基端側に有するシリコン製の天板とを具え、この天板を前記仕切り部材を挟んで前記基板に重ね合わせ、前記仕切り部材に接合することにより先端側が吐出口に連通すると共に基端側が前記液体供給穴に連通する液路が形成された液体吐出ヘッドであって、前記天板は、その表面が二酸化ケイ素による保護膜によって覆われていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明においては、シリコン製の天板の液体供給穴から液体を供給し、吐出エネルギー発生部の作動によって液路内に介在する液体を吐出口から液滴として吐出させる。吐出エネルギー発生部に対応した液路を介して吐出口から液滴を吐出させる天板の表面は、窒化ケイ素よりも欠陥の少ない二酸化ケイ素による保護膜にて覆われており、液体による天板表面の腐食が阻止されると共に液路内における液体の円滑な流動を維持することができる。
【００１４】
本発明の第１の形態による液体吐出ヘッドにおいて、液体供給穴と液路との間にこれらに連通する共通液室を形成することができ、天板を単結晶シリコンウェハにて形成することができる。
【００１５】
本発明の第２の形態は、液滴を吐出するための吐出エネルギー発生部が所定間隔で設けられた基板と、個々の前記吐出エネルギー発生部を仕切るように配列する仕切り壁を有する仕切り部材と、液体が供給される液体供給穴を基端側に有するシリコン製の天板とを具え、この天板を前記仕切り部材を挟んで前記基板に重ね合わせることにより先端側が吐出口に連通すると共に基端側が前記液体供給穴に連通する液路が形成される液体吐出ヘッドの製造方法であって、単結晶シリコンウェハの両面から異方性エッチングを施して液体供給穴を形成するステップと、前記液体供給穴が形成された単結晶シリコンウェハの表面に液相析出法により二酸化ケイ素による保護膜を形成して天板を得るステップと、前記保護膜が形成された天板を前記仕切り部材を挟んで前記基板に重ね合わせ、前記仕切り部材に接合するステップとを具えたものである。
【００１６】
本発明においては、液体供給穴となる部分を除いて単結晶シリコンウェハの両面にマスキングを施し、この状態にて単結晶ウェハに対する異方性エッチングを行う。これにより、単結晶シリコンウェハのマスキングが存在しない部分に液体供給穴を形成した後、この単結晶シリコンウェハの表面に液相析出（ＬＰＤ：Liquid Phase Deposition）法により二酸化ケイ素による保護膜を形成する。このようにして製造された天板を仕切り部材を挟んで基板に重ね合わせ、天板と仕切り部材とを接合することにより、液体吐出ヘッドが得られる。
【００１７】
本発明の第２の形態による液体吐出ヘッドの製造方法において、基板の表面に吐出エネルギー発生部を所定間隔で形成するステップと、吐出エネルギー発生部が形成された基板の表面に仕切り部材を形成するステップとをさらに具え、基板の表面に仕切り部材を形成するステップは、液路と液体供給穴とに連通する共通液室となる空隙部を仕切り部材に形成するステップを有するものであってよい。
【００１８】
単結晶シリコンウェハの表面に保護膜を形成するステップは、二酸化ケイ素を過飽和に含むケイ弗化水素酸水溶液に前記単結晶シリコンウェハを浸漬するステップを有することができる。
【００１９】
本発明は、液体の吐出を行わせるために利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段（例えば電気熱変換体やレーザ光など）を具え、この熱エネルギーにより液体の状態変化を生起させるインクジェット方式の液体吐出ヘッドにおいて優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれば、プリントの高密度化および高精細化が達成できるからである。
【００２０】
また本発明は、画像形成装置がプリントできるプリント媒体の最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの液体吐出ヘッドに対しても有効に適用できる。このような液体吐出ヘッドとしては、複数の液体吐出ヘッドの組合せによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の液体吐出ヘッドとしての構成の何れでもよい。プリント媒体の幅方向に沿ってキャリッジが走査移動するシリアルタイプのものであっても、キャリッジに対して一体的に固定された液体吐出ヘッドや、キャリッジに対して交換可能に装着されることでキャリッジとの電気的な接続や装置本体からの液体の供給が可能となる交換自在のチップインタイプのヘッドカートリッジ、あるいは液体吐出ヘッド自体に液体を貯溜したタンクが一体的または交換可能に設けられるヘッドカートリッジを用いた場合にも本発明は有効である。
【００２１】
画像形成装置に搭載される液体吐出ヘッドの種類や個数についても、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けられたものの他、色相や濃度（明度）を異にする複数種のインクに対応して複数個設けられるものであってもよい。すなわち、例えば画像形成装置のプリントモードとしては黒色などの主流色のみのプリントモードだけではなく、液体吐出ヘッドを一体的に構成するか、複数個の組み合わせによるか何れでもよいが、異なる色の複色カラーまたは混色によるフルカラーの各プリントモードの少なくとも一つを備えた画像形成装置にも本発明は極めて有効である。この場合、プリント媒体の種類やプリントモードに応じてインクのプリント性を調整するための処理液（プリント性向上液）を専用あるいは共通の液体吐出ヘッドからプリント媒体に吐出することも有効である。
【００２２】
本発明にかかる液体吐出ヘッドが用いられる画像形成装置の形態としては、コンピュータや光ディスク装置などの情報処理機器の出力端末として用いられるものの他、リーダなどと組合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置や捺染装置、あるいはエッチング装置の形態を採るものなどであっても良く、プリント媒体としては、シート状あるいは長尺の紙や布帛、あるいは板状をなす木材や皮革，石材，樹脂，ガラス，金属などの他に、３次元立体構造物などを挙げることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の液体吐出ヘッドによると、シリコン製の天板の表面を二酸化ケイ素による保護膜によって覆ったので、従来の窒化ケイ素による保護層よりも欠陥の少ない緻密な保護層を形成することが可能となり、天板の液体供給口から液体吐出ヘッド内に供給される液体による天板の腐食を大幅に抑制することができる。この結果、ＰＨが７から大きく外れるような酸性またはアルカリ性の液体を使用することが可能となり、併せて液体吐出ヘッドの天板の耐久性も向上させることができる。
【００２４】
液体供給穴と液路との間にこれらに連通する共通液室を形成した場合、吐出口からの液滴の吐出に伴って発生する液路内の液体の脈動を共通液室の存在によって緩和させることができる。
【００２５】
天板を単結晶シリコンウェハにて形成した場合、液体供給穴を異方性エッチングにて容易かつ正確に形成することができる。
【００２６】
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法によると、単結晶シリコンウェハの両面から異方性エッチングを施して液体供給穴を形成し、この単結晶シリコンウェハの表面に液相析出法（以下、ＬＰＤ法と記述する）により二酸化ケイ素による保護膜を形成した後、これによって得られる天板を仕切り部材を挟んで基板に重ね合わせ、仕切り部材に対して一体的に接合するようにしたので、従来の窒化ケイ素による保護層よりも欠陥の少ない緻密な保護層を天板の表面に形成することができ、この結果、ＰＨが７から大きく外れるような酸性またはアルカリ性の液体を使用することが可能となり、併せて天板の耐久性も向上可能な信頼性の高い液体吐出ヘッドを得ることができる。特に、ＬＰＤ法にて成膜されるＳiＯ２による保護層は、従来の減圧ＣＶＤ法にて成膜されるＳiＮによる保護層と比較すると、保護すべき単結晶シリコンウェハの表面性状に対する追随性が優れている上、保護層自体の表面の平滑性も良好であるため、液体の流動性を損なうことがなく、吐出口からの液体の吐出を良好に維持することができる。
【００２７】
基板の表面に吐出エネルギー発生部を所定間隔で形成し、さらにこの基板の表面に仕切り部材を形成するようにし、基板の表面に仕切り部材を形成する際に液路と液体供給穴とに連通する共通液室となる空隙部を仕切り部材に形成した場合、液体供給穴と液路との間にこれらに連通する共通液室が形成されることとなり、吐出口からの液滴の吐出に伴って発生する液路内の液体の脈動を共通液室の存在によって緩和させることが可能となる。
【００２８】
単結晶シリコンウェハの表面に保護膜を形成するため、二酸化ケイ素を過飽和に含むケイ弗化水素酸水溶液に単結晶シリコンウェハを浸漬した場合、単結晶シリコンウェハの表面全体に二酸化ケイ素の保護膜を容易かつ均一に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明による液体吐出ヘッドをインクジェットプリンタに応用した一実施形態について、図１〜図１１を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのような実施形態のみに限らず、特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の任意の技術にも当然応用することができる。
【００３０】
本実施形態におけるインクジェットプリンタの外観を図１に模式的に示し、そのインクジェットヘッドの外観を分解状態で図２に示し、その内部構造を図３に模式的に示す。すなわち、本実施形態のインクジェットプリンタ１０は、フルラインタイプのカラープリンタであり、イエロー色インク，マゼンタ色インク，シアン色インク，ブラック色インクをそれぞれ蓄えた４つのインクタンク１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｂ（以下、これらをまとめてインクタンク１１と記述する）と、これらインクタンク１１にそれぞれ接続配管１２を介してインク供給管が接続する４つのインクジェットヘッド１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｂ（以下、これらをまとめてインクジェットヘッド１３と記述する）とを具え、各インクタンク１１は、接続配管１２に対して交換可能に連結される。
【００３１】
制御装置１４に接続するヘッドドライバ１５によって各電気熱変換体１６（図３参照）に対する通電のオン／オフがそれぞれ切り換えられるインクジェットヘッド１３は、無端の搬送用ベルト１７を挟んでプラテン１８と対向するように、搬送用ベルト１７の搬送方向に沿って所定間隔で配列している。そして、制御装置１４によって作動が制御される回復処理のためのヘッド移動手段１９により、プラテン１８との対向方向に昇降し得るようになっている。各インクジェットヘッド１３の側方には、プリント媒体２０に対するプリント作業に先立ち、インク通路２１（図３参照）内に介在する古いインクを吐出口２２（図３参照）から吐出してインクジェットヘッド１３の回復処理を行うためのヘッドキャップ２３がインクジェットヘッド１３の配列間隔に対して半ピッチずらした状態で配置され、制御装置１４によって作動が制御されるキャップ移動手段２４により、それぞれインクジェットヘッド１３の直下に移動し、吐出口２２から吐出される廃インクを受けるようになっている。
【００３２】
プリント媒体２０を搬送する搬送用ベルト１７は、ベルト駆動モータ２５に連結された駆動ローラ２６に巻掛けられ、制御装置１４に接続するモータドライバ２７によってその作動が切り換えられる。また、搬送用ベルト１７の上流側には、この搬送用ベルト１７を帯電することにより、プリント媒体２０を搬送用ベルト１７に密着させるための帯電器２８が設けられており、この帯電器２８は、制御装置１４に接続する帯電器ドライバ２９によって、その通電のオン／オフが切り換えられる。搬送用ベルト１７の上にプリント媒体２０を供給するための一対の給紙ローラ３０には、これら一対の給紙ローラ３０を駆動回転させるための給紙用モータ３１が連結され、この給紙用モータ３１は、制御装置１４に接続するモータドライバ３２によって作動が切り換えられる。
【００３３】
従って、プリント媒体２０に対するプリント作業に先立ち、インクジェットヘッド１３がプラテン１８から離れるように上昇し、次いでヘッドキャップ２３がこれらインクジェットヘッド１３の直下に移動してインクジェットヘッド１３の回復処理を行った後、ヘッドキャップ２３を元の待機位置へ移動させ、さらにインクジェットヘッド１３をプリント位置までプラテン１８側に移動する。そして、帯電器２８を作動させると同時に搬送用ベルト１７を駆動し、さらに給紙ローラ３０によってプリント媒体２０を搬送用ベルト１７上に載置し、各インクジェットヘッド１３によって所定の色画像がプリント媒体２０にプリントされる。
【００３４】
本実施形態におけるインクジェットヘッド１３は、ヘッドチップ３３と、金線を用いたワイヤボンディングによってヘッドチップ３３と電気的に接続するプリント配線板（ＰＷＢ：Printed Wiring Board）３４と、これらヘッドチップ３３およびＰＷＢ３４が搭載されるベース板３５と、接続配管１２から供給されるインクをヘッドチップ３３に導くインク供給ユニット３６とを具えている。ヘッドチップ３３は、インクを沸騰させて気泡を発生させるための熱エネルギを与える上述した電気熱変換体１６が形成され、ＰＷＢ３４が接続する発熱素子基板３７と、この発熱素子基板３７の表面に形成される仕切り部材３８と、この仕切り部材３８を挟んで発熱素子基板３７に接合され、接続配管１２につながるインク供給穴３９が形成された天板４０とを有する。仕切り部材３８は、発熱素子基板３７と天板４０との間に電気熱変換体１６を仕切ってインク通路２１と吐出口２２とを形成する仕切り壁４１と、各インク通路２１に連通する共通インク室４２とを画成する。各インク通路２１の基端側には、インクの沸騰に伴う発泡エネルギを効率よく吐出口２２側に向かわせるための弾性変形可能なリード弁４３が設けられている。本実施形態における仕切り部材３８は感光性樹脂にて形成され、シリコン４２にて形成される天板４０の表面にはＬＰＤ法により二酸化ケイ素（以下、ＳiＯ２）膜４２が保護層として成膜されている。天板４０はシリコンウェハの表裏両面をフォトリソグラフィー技術によりパターニングし、両側から異方性エッチングを行うことにより、所定の形状を持つインク供給穴３９が形成される。
【００３５】
本実施形態における天板４０の部分の拡大断面構造を図４に示す。ＬＰＤ法によりシリコン４２の表面に成膜したＳiＯ２膜４５は、シリコン４２の表面に存在する微小なクラックなどの欠陥４６に対する追随性に優れているため、これらの欠陥４６を完全に覆って天板４０の表面を平滑化させることが可能である。このため、ここを流れるインクの乱流が発生しにくくなり、吐出口２２からのインクの吐出に伴ってインク供給穴３９からインク通路２１側へとインクを円滑に流動させることができる。しかも、酸性やアルカリ性のインクを使用したとしても、天板４０の表面がＳiＯ２膜４５によって完全に被覆されているため、天板４０の耐久性を著しく改善することができる。
【００３６】
このような天板４０の製造過程を図５〜図９を用いて順に説明すると、両面が熱酸化膜４７で覆われたシリコンウェハ４８の表面側、つまりヘッドチップ３３の外側に臨む面にポジ型フォトレジスト４９をスピンコートにより塗布し（図５参照）、図示しないマスキングを介して紫外線を照射した後、これを現像してポジ型フォトレジスト４９のパターニングを行う（図６参照）。次に、パターニングした部分に露出している熱酸化膜４７をエッチングにより除去する（図７参照）が、これら一連の作業をシリコンウェハ４８の裏面側、つまり共通インク室４２に臨む面にも施し、最終的にポジ型フォトレジスト４９を除去して熱酸化膜４７によるインク供給穴３９のパターニングを完了する（図８参照）。しかる後、この残った熱酸化膜４７をマスクとしてシリコンウェハ４８に対する異方性エッチングを行い、シリコンウェハ４８にインク供給穴３９を開口させる（図９参照）。最後に、シリコンウェハ４８の表裏両面に残っている熱酸化膜４７を全てエッチングにより除去し、ＬＰＤ法によるＳiＯ２膜４５をシリコンウェハ４８の表裏両面に形成した後、所定形状に切り分けて天板４０を得る。
【００３７】
上述したＬＰＤ法は、ＳiＯ２過飽和状態のケイ弗化水素酸（以下、Ｈ２ＳiＦ６）水溶液にシリコンウェハ４８を浸漬することによってＳiＯ２膜４５の析出を促す方法であり、その成膜装置を図１０に模式的に示す。反応に必要なシリカゲルおよびアルミニウムを添加する反応槽５０とシリコンウェハ４８を浸漬させて成膜を行う成膜槽５１とを共通の容器にした場合、反応時に発生する不純物などがシリコンウェハに付着し、望ましいＳiＯ２膜を形成することができなくなる可能性があるため、本実施形態における成膜装置は反応槽５０と成膜槽５１との２槽に分け、これらを３５℃に保持する恒温槽５２内に収容している。シリカゲルおよびアルミニウムの添加によりＳiＯ２過飽和状態となった反応槽５０内のＨ２ＳiＦ６水溶液５３は、循環ポンプ５４により吸い上げられて孔径が１.０μmのフィルタ（東洋濾紙株式会社製）５５および０.１μmのフィルタ（日本マイクロリス株式会社製）５６によりろ過されて成膜槽５１に戻され、ここから反応槽５０にオーバーフローさせるようになっており、シリコンウェハ４８は成膜槽５１に浸漬させて成膜を行う。
【００３８】
より具体的には、３５℃，濃度が１４〜２８％のＨ２ＳiＦ６水溶液１リットルに対し、関東化学株式会社製のシリカゲル（ＳiＯ２）を１５ｇを加えて攪拌し、完全に溶解させる。この場合、Ｈ２ＳiＦ６＋２Ｈ２Ｏ⇔ＳiＯ２＋６ＨＦで表されるような化学平衡状態となっている。そして、ＳiＯ２が飽和状態になったＨ２ＳiＦ６水溶液５３に反応開始剤である関東化学株式会社製のアルミニウムをＨ２ＳiＦ６水溶液１リットルに対して２４ｇ投入し、１２時間程度放置することで上述した化学式の化学平衡状態を右方向、つまりＳiＯ２が析出する方向にシフトさせ、ＳiＯ２が充分に過飽和状態となったＨ２ＳiＦ６水溶液５３を得る。その後、ＳiＯ２過飽和状態のＨ２ＳiＦ６水溶液５３を２段のフィルタ５５，５６を用いて３時間循環させた後、この循環操作を継続しながらシリコンウェハ４８を成膜槽５１に浸漬して所定時間成膜を行う。
【００３９】
このようにしてＳiＯ２膜４５が形成されたシリコンウェハ４８表面のＥＳＣＡ（Electoron Spectroscopy for Chemical Analysis：化学分析用電子分光）を行った結果を以下の表１に示す。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
ここで、参考例１の試料は表面に自然酸化膜が形成されたベアウェハであり、保護膜を形成するための処理を全く施していないものである。実施例，比較例１，２，参考例のすべてにおいてＳiおよびＯの存在を確認できたが、アルミニウムの添加量を参考例１，２の４倍となる１リットル当たり２４グラム添加した実施例においては、ＳiとＯとの割合がほぼ１:２となっており、試料であるシリコンウェハの表面にＳiＯ２膜が成膜できていることを確認できた。また、この実施例において膜厚測定器による測定を行った結果、ＳiＯ２膜の膜厚が１５８０Åにも達しており、ケイ弗化水素酸水溶液中の二酸化ケイ素が過飽和となるようにするためのアルミニウムの添加量がＳiＯ２成膜量に大きく影響していることも確認できた。
【００４２】
上述した実施例では、１４％の濃度のＨ２ＳiＦ６水溶液を使用したが、その浸漬時間と膜厚との関係を図１１に示す。図１１における破線は、上述した実施例における変化を示しているが、Ｈ２ＳiＦ６水溶液の濃度を２８％にした場合の変化を実線で示す。２８％の濃度のＨ２ＳiＦ６水溶液に浸漬した場合、ＳiＯ２の成膜速度は１時間当たり１５０〜２００Å程度に上昇しており、何れにしろＬＰＤ法では反応時間によってＳiＯ２膜の膜厚を制御できることが確認できた。
【００４３】
シリコンウェハに対し、ＬＰＤ法によって得られたＳiＯ２膜の耐久性を確認するため、２８％の濃度のＨ２ＳiＦ６水溶液に対して３時間浸漬することによって５４０ÅのＳiＯ２膜を形成したシリコンウェハと、保護層を形成していないシリコンウェハとを用い、これらを２atmに加圧しつつ１２０℃に加熱した弱アルカリ性の既存インク中にそれぞれ１０時間浸漬させた。その結果、ＳiＯ２膜による保護層を形成していないシリコンウェハは、その表面がインクに侵されて粗面化してしまったが、５４０ÅのＳiＯ２膜を形成したシリコンウェハは、全くインクに侵されておらず、その表面状態の変化が全く認められなかった。この結果、ＬＰＤ法により成膜したＳiＯ２膜はその膜厚が５００Å程度でも既存のインクに対し十分な耐性があることが判明した。将来的に強アルカリ性のインクが出現したとしても、保護層の膜厚を制御することで充分な耐性をシリコン製の天板に持たせることが可能であると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による液体吐出ヘッドを用いるインクジェットプリンタを模式的に表す立体投影図である。
【図２】図１に示したインクジェットプリンタに搭載されるインクジェットヘッドの外観を表す立体投影図である。
【図３】図２に示したインクジェットヘッドの内部を構造を模式的に表す断面図である。
【図４】図３に示したインクジェットヘッドの天板の部分の拡大断面図である。
【図５】図６〜図９と共に図３に示したインクジェットヘッドの製造過程を表す概念図である。
【図６】図５，図７〜図９と共に図３に示したインクジェットヘッドの製造過程を表す概念図である。
【図７】図５，図６，図８，図９と共に図３に示したインクジェットヘッドの製造過程を表す概念図である。
【図８】図５〜図７，図９と共に図３に示したインクジェットヘッドの製造過程を表す概念図である。
【図９】図５〜図８と共に図３に示したインクジェットヘッドの製造過程を表す概念図である。
【図１０】ＬＰＤ法による処理装置の概念図である。
【図１１】図１０に示した処理装置によるシリコンウェハの浸漬時間とその表面に形成される保護層の膜厚との関係を表すグラフである。
【図１２】従来の液体吐出ヘッドにおける天板の部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  インクジェットプリンタ
１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｂ  インクタンク
１２  接続配管
１３，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｂ  インクジェットヘッド
１４  制御装置
１５  ヘッドドライバ
１６  電気熱変換体
１７  搬送用ベルト
１８  プラテン
１９  ヘッド移動手段
２０  プリント媒体
２１  インク通路
２２  吐出口
２３  ヘッドキャップ
２４  キャップ移動手段
２５  ベルト駆動モータ
２６  駆動ローラ
２７  モータドライバ
２８  帯電器
２９  帯電器ドライバ
３０  給紙ローラ
３１  給紙用モータ
３２  モータドライバ
３３  ヘッドチップ
３４  プリント配線板（ＰＷＢ）
３５  ベース板
３６  インク供給ユニット
３７  発熱素子基板
３８  仕切り部材
３９  インク供給穴
４０  天板
４１  仕切り壁
４２  共通インク室
４３  リード弁
４４  シリコン
４５  ＳiＯ２膜
４６  欠陥
４７  熱酸化膜
４８  シリコンウェハ
４９  ポジ型フォトレジスト
５０  反応槽
５１  成膜槽
５２  恒温槽
５３  Ｈ２ＳiＦ６水溶液
５４  循環ポンプ
５５，５６  フィルタ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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