(57)【要約】      （修正有）【課題】シリコン基板を有する基材と天板とを接合する際に、基材の破損を低減する。【解決手段】樹脂１３０に形成された溝部１３８及び溝部１３４は、シリコン基板の劈開方向と異なる方向に形成されている。このため、天板４１と基材１３２とを接合する際に、加工工具で加圧することにより、樹脂１３０に形成された溝部１３４及び溝部１３８に沿って、基材１３２のシリコン基板が撓もうとしても、基材１３２の損傷を低減できる。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力発生機構が表面に形成されたシリコン基板を有する基材と、
前記基材の表面と接合される天板と、
前記天板と前記基材とを接合する接合部材と、
前記シリコン基板の劈開方向と異なる方向へ前記接合部材に形成された溝部と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記溝部は、前記液滴吐出ヘッドを複数に分割する溝部であり、
その溝部に沿って切り出された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】
前記溝部は、前記基材の外部へ通じる通路であ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４】
請求項１〜請求項３のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドから液滴が吐出されて画像が形成される記録媒体を搬送する搬送手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出ヘッドとしては、特許文献１に開示されるインクジェットプリントヘッドが公知である。
【０００３】
特許文献１に開示されるインクジェットプリントヘッドでは、単結晶ウェハーの表面に、インク滴を噴出するノズル、インク滴を噴出させる圧力を発生させる圧力室とインクを供給する供給路を連通してなる複数のインク経路溝を有する複数のプリントヘッドパターンをエッチングにより形成する。同時に、裏面にプリントヘッドパターンの各々に対応して切断溝を形成する。振動板ウェハーを単結晶ウェハーに張り合わせ、次いで、切断溝に沿って一のプリントヘッドパターンを有する単結晶基板及び振動板を切り出す。これにより、インクジェットプリントヘッドが形成される。
【０００４】
このインクジェットプリントヘッドによれば、切断溝により切断位置が明瞭であるので、切断精度が高められ、精度の高いインクジェットプリントヘッドを得ることができる。
【特許文献１】特開平５−２６１９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、シリコン基板を有する基材と天板とを接合する際に、基材の破損を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る液滴吐出ヘッドは、圧力発生機構が表面に形成されたシリコン基板を有する基材と、前記基材の表面と接合される天板と、前記天板と前記基材とを接合する接合部材と、前記シリコン基板の劈開方向と異なる方向へ前記接合部材に形成された溝部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項２に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１の構成において、前記溝部は、前記液滴吐出ヘッドを複数に分割する溝部であり、その溝部に沿って切り出されたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項３に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１の構成において、前記溝部は、前記基材の外部へ通じる通路であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項４に係る画像形成装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドから液滴が吐出されて画像が形成される記録媒体を搬送する搬送手段と、備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１の構成によれば、シリコン基板を有する基材と天板とを接合する際に、接合部材に形成された溝部に沿ってシリコン基板が撓んだとしても、本構成を有していない場合に比して、基材の損傷を低減できる。
【００１１】
本発明の請求項２の構成によれば、接合部材に形成された溝部に沿って切り出されるので、接合部材が他の部位に比べ少ない箇所又は接合部材のない箇所が切断され、本構成を有していない場合に比して、接合部材を切断する際の抵抗が低減される。
【００１２】
本発明の請求項３の構成によれば、接合部材からガスが発生したとしても、通路を通じてガスを逃がせるので、本構成を有していない場合に比して、接合部材と天板及び基材との剥離を低減できる。
【００１３】
本発明の請求項４の構成によれば、シリコン基板を有する基材と天板とを接合する際に、接合部材に形成された溝部に沿ってシリコン基板が撓んだとしても、本構成を有していない場合に比して、基材の損傷を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。
【００１５】
本実施形態では、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの一例として、インク滴を吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録ヘッドについて説明する。
【００１６】
また、画像を形成する画像形成装置の一例として、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを備え、そのインクジェット記録ヘッドからインク滴を吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置について説明する。
【００１７】
なお、液滴吐出ヘッドとしては、画像を記録するものに限定されるものではなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。液滴吐出ヘッドとしては、例えば、フィルムやガラス上にインク等を吐出してカラーフィルタを製造する液滴吐出ヘッド、溶解状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成する液滴吐出ヘッド、金属を含む液体を吐出して配線パターンを形成する液滴吐出ヘッド及び液滴を吐出して膜を形成する各種成膜用の液滴吐出ヘッドであってもよく、液滴を吐出するものであればよい。
【００１８】
（本実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成）
まず、本実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成を説明する。図１には、本実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成が概略図にて示されている。
【００１９】
インクジェット記録装置１０は、図１に示すように、記録媒体の一例としての記録用紙Ｐを送り出す用紙供給部１２と、記録用紙Ｐの姿勢を制御するレジ調整部１４と、インク滴を吐出して記録用紙Ｐに画像形成する記録ヘッド部１６及び記録ヘッド部１６のメンテナンスを行うメンテナンス部１８を備える記録部２０と、記録部２０で画像形成された記録用紙Ｐを排出する排出部２２とを備えている。
【００２０】
用紙供給部１２は、記録用紙Ｐが積層されて収容される用紙収容部２４と、用紙収容部２４から１枚ずつ取り出してレジ調整部１４に搬送する搬送手段の一例としての搬送装置２６とから構成されている。レジ調整部１４は、ループ形成部２８と、記録用紙Ｐを案内して記録用紙Ｐの姿勢を制御する案内部材２９とを有しており、記録用紙Ｐは、この部分を通過することによって、そのコシを利用して、記録用紙Ｐの用紙搬送方向に対する傾きが矯正されるとともに、搬送タイミングが制御されて記録部２０に供給される。そして、排出部２２は、記録部２０で画像が形成された記録用紙Ｐを、排紙ベルト２３を介して用紙収容部２５に収容する。
【００２１】
記録ヘッド部１６とメンテナンス部１８の間には、記録用紙Ｐが搬送される用紙搬送路２７が構成されている（用紙搬送方向を矢印ＰＦで示す）。用紙搬送路２７は、搬送手段と一例としてのスターホイール１７と搬送ロール１９とを有し、このスターホイール１７と搬送ロール１９とで記録用紙Ｐを挟持しつつ連続的に搬送する。そして、この記録用紙Ｐに対して、記録ヘッド部１６からインク滴が吐出され、記録用紙Ｐに画像が形成される。
【００２２】
メンテナンス部１８は、インクジェット記録ユニット３０に対して対向配置されるメンテナンス装置２１を有しており、インクジェット記録ヘッド３２に対するキャッピングや、ノズル面の払拭、更には、インク滴の予備吐出やインクの吸引等の処理を行う。
【００２３】
図２で示すように、各インクジェット記録ユニット３０は、矢印ＰＦで示す用紙搬送方向と交差する方向に配置された支持部材３４を備えており、この支持部材３４に複数のインクジェット記録ヘッド３２が取り付けられている。インクジェット記録ヘッド３２には、２次元状に複数のノズル５６が形成されており、記録用紙Ｐの幅方向には、インクジェット記録ユニット３０全体として一定のピッチでノズル５６が並設されている。
【００２４】
そして、用紙搬送路２７を連続的に搬送される記録用紙Ｐに対し、ノズル５６からインク滴を吐出することで、記録用紙Ｐ上に画像が記録される。なお、インクジェット記録ユニット３０は、例えば、いわゆるフルカラーの画像を記録するために、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応して、４つ配置されている。
【００２５】
図３で示すように、それぞれのインクジェット記録ユニット３０のノズル５６による印字領域幅は、このインクジェット記録装置１０での画像記録が想定される記録用紙Ｐの用紙最大幅ＰＷよりも長くされており、インクジェット記録ユニット３０を紙幅方向に移動させることなく、記録用紙Ｐの全幅にわたる画像記録が可能とされている。
【００２６】
ここで、印字領域幅とは、記録用紙Ｐの両端から印字しないマージンを引いた記録領域のうち最大のものが基本となるが、一般的には印字対象となる用紙最大幅ＰＷよりも大きくとっている。これは、記録用紙Ｐが搬送方向に対して所定角度傾斜して搬送されるおそれがあるためと、縁無し印字の要望が高いためである。
【００２７】
（本実施形態に係るインクジェット記録ヘッド３２の構成）
次に、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッド３２の構成について説明する。
【００２８】
図４（Ａ）は、インクジェット記録ヘッド３２の全体構成を示す概略平面図であり、図４（Ｂ）は、インクジェット記録ヘッド３２の１つの素子の構成を示す概略平面図である。
【００２９】
また、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、それぞれ図４（Ｂ）の各部のＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線、Ｃ−Ｃ’線断面図である。但し、後述するシリコン基板７２及びプール室部材３９等は省略し、模式的に示している。また、図６（Ａ）は、本実施形態のインクジェット記録ヘッド３２の１つの素子の構成を示す概略平面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＤ−Ｄ’線断面図である。更に、図７は、本実施形態のインクジェット記録ヘッド３２を部分的に取り出して主要部分が明確になるように示した概略断面図である。
【００３０】
このインクジェット記録ヘッド３２には、図７に示すように、天板部材４０が配置されている。ここでは、天板部材４０を構成するガラス製の天板４１は板状で、かつ配線を有しており、インクジェット記録ヘッド３２全体の天板となっている。天板部材４０には、駆動ＩＣ６０と、駆動ＩＣ６０に通電するための金属配線９０が設けられている。金属配線９０は、樹脂保護膜９２で被覆保護されており、インク１１０による浸食が防止されるようになっている。
【００３１】
また、この駆動ＩＣ６０の下面には、複数のバンプが２次元状に所定高さ突設されており、天板４１上で、かつプール室部材３９よりも外側の金属配線９０にフリップチップ実装されるようになっている。なお、駆動ＩＣ６０の周囲は樹脂材５８で封止されている。
【００３２】
天板部材４０には、耐インク性を有する材料で構成されたプール室部材３９が接合されており、天板４１との間に、所定の形状及び容積を有するインクプール室３８が形成されている。プール室部材３９には、インクタンク（図示省略）と連通するインク供給ポート３６が所定箇所に穿設されており、インク供給ポート３６から注入されたインク１１０は、インクプール室３８に貯留される。
【００３３】
天板４１には、後述する圧力室１１５と１対１で対応するインク供給用貫通口１１２が形成されており、その内部が第１インク供給路１１４Ａとされている。また、天板４１には、後述する上部電極５４に対応する位置に、電気接続用貫通口４２が形成されている。天板４１の金属配線９０は電気接続用貫通口４２内にまで延長されて、その電気接続用貫通口４２の内面を覆い、更に上部電極５４に接触している。
【００３４】
これにより、金属配線９０と上部電極５４とが電気的に接続され、後述する圧電素子基板７０の個別配線が不要になっている。なお、電気接続用貫通口４２の下部は金属配線９０によって閉塞された底部４２Ｂ（図１５−１（Ｂ）参照）となっており、電気接続用貫通口４２は、上方にのみ開放された以外は閉じた空間となっている。
【００３５】
流路基板としてのシリコン基板７２には、インクプール室３８から供給されたインク１１０が充填される圧力室１１５が形成され、圧力室１１５と連通するノズル５６からインク滴が吐出されるようになっている。そして、インクプール室３８と圧力室１１５とが同一水平面上に存在しないように構成されている。
【００３６】
シリコン基板７２の下面には、ノズル５６が形成されたノズルプレート７４が接合され、シリコン基板７２の上面には、圧電素子基板７０が形成される。圧電素子基板７０は振動板４８を有しており、振動板４８の振動によって圧力室１１５の容積を増減させて圧力波を発生させることで、ノズル５６からのインク滴の吐出が可能になっている。したがって、振動板４８が圧力室１１５の１つの面を構成している。
【００３７】
振動板４８は、Ｐｌａｓｍａ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（Ｐ−ＣＶＤ）法により、ゲルマニウム（Ｇｅ）が添加されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）８２の上下に、不純物が何も添加されていないＳｉＯ２膜８１、８３が積層されて構成された３層構造とされ、少なくとも上下方向に弾性を有し、圧力発生機構の一例としての圧電素子４６に通電されると、上下方向に撓み変形する構成になっている。なお、インク滴の吐出に必要な圧力を発生させる圧力発生機構としては、発熱素子であってもよい。
【００３８】
また、圧電素子４６は、圧力室１１５毎に振動板４８の上面に接着されている。圧電素子４６の下面には一方の極性となる第２電極としての下部電極５２が配置され、圧電素子４６の上面には他方の極性となる第１電極としての上部電極５４が配置されている。そして、圧電素子４６は、保護膜としての低透水性絶縁膜（以下「ＳｉＯｘ膜」という）８０で被覆保護されている。
【００３９】
更に、ＳｉＯｘ膜８０上には、隔壁樹脂層１１９が積層されている。図４（Ｂ）で示すように、隔壁樹脂層１１９は、圧電素子基板７０と天板部材４０との間の空間を区画している。隔壁樹脂層１１９には、天板４１のインク供給用貫通口１１２と連通するインク供給用貫通口４４が形成されており、その内部が第２インク供給路１１４Ｂとされている（図７参照）。
【００４０】
第２インク供給路１１４Ｂは、第１インク供給路１１４Ａの断面積よりも小さい断面積を有しており、インク供給路１１４全体での流路抵抗が所定の値になるように調整されている。つまり、第１インク供給路１１４Ａの断面積は、第２インク供給路１１４Ｂの断面積よりも充分に大きくされており、第２インク供給路１１４Ｂでの流路抵抗と比べて実質的に無視できる程度とされている。したがって、インクプール室３８から圧力室１１５へのインク供給路１１４の流路抵抗は、第２インク供給路１１４Ｂのみで規定される。
【００４１】
なお、隔壁樹脂層１１９には大気連通孔１１６が形成されており、インクジェット記録ヘッド３２の製造時や画像記録時における天板４１と圧電素子基板７０の空間の圧力変動を低減している。
【００４２】
また、電気接続用貫通口４２に対応する位置にも隔壁樹脂層１１８が積層されている。図４（Ｂ）で示すように、隔壁樹脂層１１８には、金属配線９０が貫通する貫通孔１２０が形成されており、金属配線９０の下端を上部電極５４に接触可能としている。なお、図４（Ｂ）では、隔壁樹脂層１１８と隔壁樹脂層１１９が分離された位置での断面としているが、これらは、実際には部分的に繋がっている。
【００４３】
また、隔壁樹脂層１１８、１１９によって、天板部材４０と圧電素子４６（厳密には、圧電素子４６上のＳｉＯｘ膜８０）との間に間隙が構成され、空気室となっている。この空気室により、圧電素子４６の駆動や振動板４８の振動に影響を与えないようになっている。そして、電気接続用貫通口４２の内部には、金属配線９０に接触するようにして、半田８６が充填されている。
【００４４】
これにより、駆動ＩＣ６０からの信号が、天板部材４０の金属配線９０に通電され、更に金属配線９０から上部電極５４に通電される。そして、所定のタイミングで圧電素子４６に電圧が印加され、振動板４８が上下方向に撓み変形することにより、圧力室１１５内に充填されたインク１１０が加圧されて、ノズル５６からインク滴が吐出する。
【００４５】
なお、隔壁樹脂層１１９と隔壁樹脂層１１８は、その上面の高さが一定、即ち面一になるように構成されている。したがって、天板４１から測った隔壁樹脂層１１９と隔壁樹脂層１１８の対向面の高さ（距離）も同一になっている。これにより、天板４１が接触する際の接触性が高くなり、シール性も高くなっている。また、金属配線９０にはフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１００も接続される。
【００４６】
（インクジェット記録ヘッド３２を備えたインクジェット記録装置１０の作用）
次に、インクジェット記録ヘッド３２を備えたインクジェット記録装置１０の作用を説明する。まず、インクジェット記録装置１０に印刷を指令する電気信号が送られると、用紙収容部２４から記録用紙Ｐが１枚ピックアップされ、搬送装置２６により搬送される。
【００４７】
一方、インクジェット記録ユニット３０では、すでにインクタンクからインク供給ポートを介してインクジェット記録ヘッド３２のインクプール室３８にインク１１０が注入充填され、インクプール室３８に充填されたインク１１０は、インク供給路１１４を経て圧力室１１５へ供給されている。そして、このとき、ノズル５６の吐出口では、インク１１０の表面が圧力室１１５側に僅かに凹んだメニスカスが形成されている。
【００４８】
そして、記録用紙Ｐを搬送しながら、複数のノズル５６から選択的にインク滴を吐出することにより、記録用紙Ｐに、画像データに基づく画像の一部を記録する。すなわち、駆動ＩＣ６０により、所定のタイミングで、所定の圧電素子４６に電圧を印加し、振動板４８を上下方向に撓み変形させて（面外振動させて）、圧力室１１５内のインク１１０を加圧し、所定のノズル５６からインク滴として吐出させる。こうして、記録用紙Ｐに、画像データに基づく画像が完全に記録されたら、排紙ベルト２３により記録用紙Ｐを用紙収容部２５に排出する。これにより、記録用紙Ｐへの画像形成が完了する。
【００４９】
（インクジェット記録ヘッド３２の製造工程）
次に、上記のように構成されたインクジェット記録ヘッド３２の製造工程について説明する。図８で示すように、このインクジェット記録ヘッド３２は、流路基板としてのシリコン基板７２の上面に圧電素子基板７０を作製することにより基材１３２を形成し、次に、基材１３２の上面側に天板４１を接合し、次に、シリコン基板７２の下面にノズルプレート７４（ノズルフィルム６８）を接合し、この接合して形成されたものからチップとして切り出すことによって製造される。
【００５０】
図９−１（Ａ）で示すように、まず、シリコン基板７２を用意する。そして、図９−１（Ｂ）で示すように、Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ（ＲＩＥ）法により、そのシリコン基板７２の連通路５０となる領域に開口部７２Ａを形成する。具体的には、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング、ＲＩＥ法によるエッチング、酸素プラズマによるレジスト剥離である。
【００５１】
次いで、図９−１（Ｃ）で示すように、ＲＩＥ法により、そのシリコン基板７２の圧力室１１５となる領域に溝部７２Ｂを形成する。具体的には、上記と同様に、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング、ＲＩＥ法によるエッチング、酸素プラズマによるレジスト剥離である。これにより、圧力室１１５と連通路５０とからなる多段構造が形成される。
【００５２】
その後、図９−１（Ｄ）で示すように、連通路５０を構成する開口部７２Ａと、圧力室１１５を構成する溝部７２Ｂに、スクリーン印刷法により、ガラスペースト７６を充填する。
【００５３】
ガラスペースト７６を充填後、シリコン基板７２を、例えば８００℃で１０分間、加熱処理する。その後、シリコン基板７２の上面を研磨して余剰ガラスペースト７６を除去し、その上面を平坦化する。
【００５４】
次に、図９−２（Ｅ）で示すように、シリコン基板７２の上面に、スパッタ法により、ゲルマニウム（Ｇｅ）膜７８を成膜する。このＧｅ膜７８は、後工程でガラスペースト７６をフッ化水素（ＨＦ）溶液でエッチング除去するときに、振動板４８（ＳｉＯ２膜８１）が一緒にエッチングされないように保護するエッチングストッパー層として機能する。なお、このＧｅ膜７８は、蒸着やＣＶＤ法でも成膜できる。また、エッチングストッパー層としては、シリコン（Ｓｉ）膜も使用できる。
【００５５】
そして、図９−２（Ｆ）で示すように、そのＧｅ膜７８の上面に振動板４８の一部となる薄膜、即ち不純物が何も添加されていないＳｉＯ２膜８１をＰ−ＣＶＤ法により成膜し、次いで、振動板４８の一部となる薄膜、即ちＧｅが添加されたＳｉＯ２膜８２をＰ−ＣＶＤ法により成膜し、更に、振動板４８の一部となる薄膜、即ち不純物が何も添加されていないＳｉＯ２膜８３をＰ−ＣＶＤ法により成膜する。
【００５６】
具体的には、酸素（Ｏ２）及びシリコン（Ｓｉ）原料を含むガス、例えばテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）、シラン（ＳｉＨ４）の何れかを含むガスに、アルコキシド系のガスであるテトラメチルゲルマニウム（ＴＭＧｅ）を添加することにより成膜する。
【００５７】
こうして、ＳｉＯ２膜８１、８２、８３を連続して成膜したら、窒素（Ｎ２）雰囲気下で１時間、これ以降の工程における最高温度よりも高い温度、例えば７００℃でアニール（熱処理）する。なお、アニール温度は７００℃に限定されるものではなく、６００℃以上１１００℃以下であればよい。
【００５８】
ＳｉＯ２膜８１、８２、８３を成膜してアニールし、３層構造の振動板４８を形成したら、図９−２（Ｇ）で示すように、スパッタ法により、ＩｒとＴｉとの積層膜６２、即ち下部電極５２を振動板４８（ＳｉＯ２膜８３）の上面に成膜する。そして、図９−２（Ｈ）で示すように、下部電極５２の上面に、圧電素子４６の材料であるＰＺＴ膜６４と、上部電極５４となるＩｒ膜６６を順にスパッタ法で積層し、図９−３（Ｉ）で示すように、圧電素子４６（ＰＺＴ膜６４）及び上部電極５４（Ｉｒ膜６６）をパターニングする。
【００５９】
具体的には、ＰＺＴ膜スパッタ、Ｉｒ膜スパッタ、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（Ｃｌ２系又はＦ系のガスを用いたドライエッチング）、酸素プラズマによるレジスト剥離である。下部及び上部の電極材料としては、圧電体であるＰＺＴ材料との親和性が高く、耐熱性がある、例えばＩｒ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｔａ、ＰｔＯ２、ＴａＯ４、ＩｒＯ２等が挙げられる。また、ＰＺＴ膜６４の積層（成膜）には、ＡＤ法、ゾルゲル法等も用いることが可能である。
【００６０】
次に、図９−３（Ｊ）で示すように、振動板４８の上面に積層された下部電極５２をパターニングする。具体的には、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング、ＲＩＥ法による（Ｃｌ２系のガスを用いた）ドライエッチング、酸素プラズマによるレジスト剥離である。なお、下部電極５２が接地電位となっている。
【００６１】
その後、図９−３（Ｋ）で示すように、３層構造の振動板４８にインク供給路１１４形成用の孔部４８Ａをパターニングする。具体的には、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（ＨＦを含むガスによるドライエッチング）、酸素プラズマによるレジスト剥離である。
【００６２】
次に、図９−４（Ｌ）で示すように、上面に露出している下部電極５２と、上部電極５４（圧電素子４６）と、削り込まれた振動板４８（下部電極５２と孔部４８Ａとの間の振動板４８）の上面に、保護膜としてのＳｉＯｘ膜８０を積層する。そして、図９−４（Ｍ）で示すように、パターニングにより、上部電極５４と金属配線９０を接続するための開口８０Ａ（コンタクト孔）を形成する。具体的には、Ｐ−ＣＶＤ法にてＳｉＯｘ膜８０の成膜、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（濃度２０％のＨＦ溶液によるウェットエッチング又はＨＦを含むガスによるドライエッチング）、酸素プラズマによるレジスト剥離である。
【００６３】
なお、このとき、ＳｉＯｘ膜８０を、図示のようにインク供給路１１４を構成する孔部４８Ａの側壁面（内周面）を被覆可能になるまで延設することが好ましい。すなわち、孔部４８Ａを形成したことによって露出しているＧｅ膜７８上にまでＳｉＯｘ膜８０を成膜した後、図９−４（Ｍ）で示すように、そのＧｅ膜７８上からだけＳｉＯｘ膜８０を除去する。
【００６４】
また、ここでは保護膜としてＳｉＯｘ膜８０（シリコン酸化膜）を用いたが、ＳｉＮｘ膜（シリコン窒化膜）、ＳｉＯｘＮｙ膜等であってもよい。また、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ−Ｏｎ−Ｇｌａｓｓ）や、Ｔａ、Ｔｉ等の金属膜、ＴａＯ２、Ｔａ２Ｏ５等の金属酸化膜、樹脂膜等でもよく、更にはそれらの単層膜ではなく、それらを組み合わせた複数層膜にしてもよい。
【００６５】
こうして、シリコン基板７２（流路基板）の上面に圧電素子基板７０が作製されて、基材が形成される。
【００６６】
次いで、図９−４（Ｎ）で示すように、隔壁樹脂層１１９及び隔壁樹脂層１１８をパターニングする。具体的には、ＳｉＯｘ膜８０に隔壁樹脂層１１９、隔壁樹脂層１１８を構成する感光性樹脂を塗布し、露光・現像することでパターンを形成し、最後にキュアする。このとき、隔壁樹脂層１１９にインク供給用貫通口４４を形成しておく。なお、隔壁樹脂層１１９と隔壁樹脂層１１８とは、同一膜であるが、設計パターンが異なっている。また、隔壁樹脂層１１９、隔壁樹脂層１１８を構成する感光性樹脂は、ポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコン系等、耐インク性を有していればよい。
【００６７】
この圧電素子基板７０の上面に接合される天板部材４０の製造においては、図１０（Ａ）で示すように、まず、天板部材４０自体が支持体となる程度の強度を確保できる厚みとされた天板４１を用意する。この天板４１は、ガラス板で形成されており、図１０（Ｂ）で示すように、天板４１にインク供給用貫通口１１２及び電気接続用貫通口４２を形成する。
【００６８】
具体的には、ホトリソグラフィー法で感光性ドライフィルムのレジストをパターニングし、このレジストをマスクとしてサンドブラスト処理を行って開口を形成した後、そのレジストを酸素プラズマにて剥離する。なお、インク供給用貫通口１１２及び電気接続用貫通口４２は、断面視で内面が下方に向かって次第に接近するようなテーパー状（漏斗状）に形成されている。
【００６９】
このようにしてインク供給用貫通口１１２及び電気接続用貫通口４２が形成された天板４１（天板部材４０）を圧電素子基板７０に被せて、両者を接合する（図１５−１（Ａ）参照）。
【００７０】
すなわち、天板４１は、隔壁樹脂層１１８及び隔壁樹脂層１１９で構成される樹脂１３０によって、シリコン基板７２と圧電素子基板７０とを備える基材１３２に接合される。
このように、樹脂１３０は、シリコン基板７２と圧電素子基板７０とを備える基材１３２を接合する接合部材として機能する。なお、接合部材としては、樹脂に限られず、シリコン基板７２を備える基材１３２と天板４１とを接合できる材料であれば種類は問わない。
【００７１】
ここで、天板４１、樹脂１３０及び基材１３２の構成とこれらの接合に関し、説明する。
【００７２】
図１１及び図１２に示すように、本実施形態では、基材１３２、樹脂１３０及び天板４１の順で積層されている。なお、図１１〜１４においては、基材１３２、樹脂１３０、天板４１を模式的に示している。
【００７３】
樹脂１３０には、切り出されるインクジェット記録ヘッド３２の外周に沿って、溝部１３４が形成されている。これにより、樹脂１３０は複数に分割される。また、溝部１３４は、樹脂１３０の外部まで延びており、樹脂１３０の外部と通じている。
【００７４】
また、樹脂１３０には、圧力室１１５の上方に位置される空気室１３６と、この空気室１３６と溝部１３４とを連結する溝部１３８が形成されている。空気室１３６は、溝部１３８及び溝部１３４を介して、樹脂１３０の外部と通じている。すなわち、溝部１３８及び溝部１３４は、樹脂１３０の外部に通ずる通路となっており、外部と空気の流通が可能となっている。なお、溝部１３４及び溝部１３８は、樹脂１３０を上下方向に貫通している。
【００７５】
製造過程にあるインクジェット記録ヘッド３２が高温状態に置かれた場合に、樹脂１３０からガスが発生したとしても、そのガスは、この通路を通じて排出される。また、製造過程にあるインクジェット記録ヘッド３２が、真空雰囲気中に投入された場合に、この通路を通じて空気が流通するので、空気室１３６内の圧力が変化しない。
【００７６】
さらに、シリコン基板７２は、結晶構造であるため、割れやすい方向、すなわち劈開方向を有している。溝部１３８及び溝部１３４は、シリコン基板７２の劈開方向（図１３の矢印Ｄ、Ｅ）と異なる方向に形成されている。
【００７７】
本実施形態では、シリコン基板７２の劈開方向に沿った溝部１３８及び溝部１３４を形成されていない構成となっている。
【００７８】
なお、本実施形態では、図１２に示す２点鎖線Ｂで囲まれた部分が、インクジェット記録ヘッド３２として切り出される部分を示している。また、図１２に示す２点差線の部分で天板４１及び基材１３２は切断される。
【００７９】
インクジェット記録ヘッド３２を切り出す際には、溝部１３４に沿ってダンシング等で切断するので、シリコンやガラスに比べて靱性の高い樹脂１３０の切断が不要となる。
【００８０】
また、天板４１と、基材１３２を接合する際には、図１４に示すように、例えば、加工工具１４０により加圧して、熱圧着される。このとき樹脂１３０に形成された溝部１３４及び溝部１３８に沿って、基材１３２のシリコン基板７２は、図１４中の矢印に示すように、撓もうとする。
【００８１】
そして、天板４１（天板部材４０）が、図１５−１（Ａ）に示すように、圧電素子基板７０に被せて、両者を接合された後は、図１５−１（Ｂ）で示すように、天板４１の上面に金属配線９０を成膜してパターニングする。具体的には、スパッタ法によるＡｌ膜の成膜、ホトリソグラフィー法によるレジストの形成、Ｈ3ＰＯ4薬液を用いたＡｌ膜のウェットエッチング、酸素プラズマによるレジスト剥離である。
【００８２】
なお、電気接続用貫通口４２の段差は非常に大きいので、ホトリソグラフィー工程ではレジストのスプレー塗布法と長焦点深度露光法を用いている。このとき、金属配線９０の一部が、電気接続用貫通口４２の内面から、上部電極５４へと達するようにパターニングしておく。これにより、電気接続用貫通口４２の底部４２Ｂが金属配線９０で閉塞され、電気接続用貫通口４２は、上方にのみ開放された以外は閉じた空間となる。
【００８３】
そして、このように金属配線９０がパターニングされた電気接続用貫通口４２内（上記空間内）に、図１５−２（Ｃ）で示すように、半田８６を搭載する。この方法としては、半田ボール８６Ｂを電気接続用貫通口４２内に直接搭載する半田ボール法を用いることができる。なお、半田ボール法以外に、インクジェットの原理を応用した加熱溶融半田吐出供給法を用いてもよい。この方法では、天板４１と非接触で、かつ、マスクを用いることなく、半田８６を所定の位置に供給することができる。更に、スクリーン印刷法を用いて半田８６を供給してもよい。何れの供給方法であっても、電気接続用貫通口４２は、断面視で内面が下方に向かって次第に接近するようなテーパー状（漏斗状）に形成されているので、半田８６が電気接続用貫通口４２の内面に付着しやすい。
【００８４】
次に、図１５−２（Ｄ）で示すように、半田８６をリフロー（例えば２８０℃で１０分間）し、電気接続用貫通口４２の底部４２Ｂにまで行き渡らせる。このとき、電気接続用貫通口４２の底部４２Ｂには、溶融した半田８６が流れ出る経路がないので、高温の環境下で半田８６を充分に溶融させて、半田８６を電気接続用貫通口４２の底部４２Ｂまで充填される。
【００８５】
つまり、この段階で、半田８６の最下部は、天板４１の下面（金属配線９０が形成されていない面）よりも下側の電気接続用貫通口４２内に位置しており、電気接続用貫通口４２内の金属配線９０に接触するようになっている。
【００８６】
なお、電気接続用貫通口４２に充填されるものは半田８６に限定されるものではなく、溶融金属、金属ペースト、導電性接着剤等でも構わない。これらの材料に求められる抵抗率は、素子に要求される特性に応じて異なって来るため、コストや工程マッチング（耐熱温度等）を考慮して適宜選択すればよい。
【００８７】
次に、図１５−３（Ｅ）で示すように、金属配線９０が形成された面に樹脂保護膜９２を積層してパターニングする。なお、このとき、第１インク供給路１１４Ａを樹脂保護膜９２が覆わないようにする。また、この樹脂保護膜９２としては、ポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコン系等、耐インク性を有していればよい。
【００８８】
次いで、図１５−３（Ｆ）で示すように、樹脂保護膜９２の上面及びインク供給路１１４内に、耐ＨＦ保護用レジスト８８を塗布する。そして、図１５−４（Ｇ）で示すように、シリコン基板７２に充填した（埋め込んだ）ガラスペースト７６を、ＨＦを含む溶解液によって選択的にエッチング除去する。
【００８９】
このとき、振動板４８（ＳｉＯ２膜８１）は、Ｇｅ膜７８によりＨＦ溶液から保護されるため、エッチングされることはない。つまり、このＧｅ膜７８は、上記したように、ガラスペースト７６をＨＦ溶液でエッチング除去する際に、振動板４８（ＳｉＯ２膜８１）が一緒にエッチング除去されてしまうのを防止するエッチングストッパー層として機能する。
【００９０】
なお、ここではガラスペースト７６の除去に、ＨＦを含んだ液体を用いたが、ガラスペースト７６の除去には、ＨＦを含んだガスや蒸気を使用してもよい。エッチング液を狭い入口から供給する場合には、被エッチング材（この場合はガラスペースト７６）をエッチングした際に発生する気泡が抜けなかったり、新しいエッチング液との置換ができなかったりするため、エッチングの進行が阻害されることがある。ガスや蒸気を用いると、このような不具合は起きないため、上記のような場合には、ガスや蒸気とした方が好ましい。
【００９１】
その後、図１５−４（Ｈ）で示すように、Ｇｅ膜７８の溶解液、例えば６０℃に加熱した過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を圧力室１１５側から供給して、Ｇｅ膜７８の一部をエッチングして除去する。この段階で圧力室１１５及び連通路５０が完成する。こうして、Ｇｅ膜７８をエッチング除去したら、図１５−５（Ｉ）で示すように、耐ＨＦ保護用レジスト８８をアセトンによって除去する。なお、圧力室１１５及び連通路５０を形成した部位以外では、Ｇｅ膜７８が残ったままとなるが、特に問題はない。
【００９２】
そして次に、シリコン基板７２の下面にノズルプレート７４を貼着する。すなわち、図１６−１（Ａ）で示すように、ノズル５６となる開口６８Ａが形成されたノズルフィルム６８をシリコン基板７２の下面に貼り付ける。その後、図１６−１（Ｂ）で示すように、金属配線９０に駆動ＩＣ６０をフリップチップ実装する。このとき、駆動ＩＣ６０は、予め半導体ウエハプロセスの終りに実施されるグラインド工程にて、所定の厚さに加工されている。
【００９３】
そして、駆動ＩＣ６０の周囲を樹脂材５８で封止し、駆動ＩＣ６０を水分等の外部環境から保護できるようにする。そして、図１６−２（Ｃ）で示すように、金属配線９０にフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１００を接続する。
【００９４】
次に、図１６−２（Ｄ）で示すように、駆動ＩＣ６０よりも内側の天板部材４０（天板４１）の上面にプール室部材３９を装着して、これらの間にインクプール室３８を構成する。これにより、インクジェット記録ヘッド３２が完成し、図１６−３（Ｅ）で示すように、インクプール室３８や圧力室１１５内にインク１１０が充填される。
【００９５】
本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、種々の変形、変更、改良が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】インクジェット記録装置を示す概略正面図
【図２】インクジェット記録ヘッドの配列を示す説明図
【図３】記録媒体の幅と印字領域の幅との関係を示す説明図
【図４】（Ａ）インクジェット記録ヘッドの全体構成を示す概略平面図、（Ｂ）インクジェット記録ヘッドの１素子の構成を示す概略平面図
【図５】（Ａ）図４（Ｂ）のＡ−Ａ’線断面図、（Ｂ）図４（Ｂ）のＢ−Ｂ’線断面図、（Ｃ）図４（Ｂ）のＣ−Ｃ’線断面図
【図６】（Ａ）インクジェット記録ヘッドの１素子の構成を示す概略平面図、（Ｂ）（Ａ）のＤ−Ｄ’線断面図
【図７】インクジェット記録ヘッドの構成を示す概略断面図
【図８】インクジェット記録ヘッドを製造する全体工程の説明図
【図９−１】シリコン基板上に圧電素子基板を製造する工程（Ａ）〜（Ｄ）を示す説明図
【図９−２】シリコン基板上に圧電素子基板を製造する工程（Ｅ）〜（Ｈ）を示す説明図
【図９−３】シリコン基板上に圧電素子基板を製造する工程（Ｉ）〜（Ｋ）を示す説明図
【図９−４】シリコン基板上に圧電素子基板を製造する工程（Ｌ）〜（Ｎ）を示す説明図
【図１０】天板部材を製造する工程（Ａ）〜（Ｂ）を示す説明図
【図１１】互いが接合される基材、樹脂及び天板を示す図
【図１２】互いが接合された基材、樹脂及び天板を、図１３のＡ−Ａ線で切断した断面図
【図１３】樹脂を示す図
【図１４】基材、樹脂及び天板を加圧工具で接合する様子を示す図
【図１５−１】圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程（Ａ）〜（Ｂ）を示す説明図
【図１５−２】圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程（Ｃ）〜（Ｄ）を示す説明図
【図１５−３】圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程（Ｅ）〜（Ｆ）を示す説明図
【図１５−４】圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程（Ｇ）〜（Ｈ）を示す説明図
【図１５−５】圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程（Ｉ）を示す説明図
【図１６−１】シリコン基板にノズルプレートを接合した後の工程（Ａ）〜（Ｂ）を示す説明図
【図１６−２】シリコン基板にノズルプレートを接合した後の工程（Ｃ）〜（Ｄ）を示す説明図
【図１６−３】シリコン基板にノズルプレートを接合した後の工程（Ｅ）を示す説明図
【符号の説明】
【００９７】
１０   インクジェット記録装置（画像形成装置）
２６   搬送装置（搬送手段）
３２   インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
４１   天板
４６   圧電素子
５６   ノズル
７２   シリコン基板
１１５ 圧力室
１３２ 基材
１３４ 溝部
１３８ 溝部
【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９−１】
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【図９−２】
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【図９−３】
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【図９−４】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５−１】
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【図１５−２】
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【図１５−３】
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【図１５−４】
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【図１５−５】
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【図１６−１】
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【図１６−２】
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【図１６−３】
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