(57)【要約】【課題】処理時間が短く、低コスト、低エネルギーで、所望のシリコン基板のノズル部を安全に得ることができるシリコン基板のノズル部の製造方法等を提供する。【解決手段】シリコン基板１のノズル部１１は、シリコン基材１００のノズル部１１となる部分にポリイミド前駆体１０１ａを塗布し、このポリイミド前駆体１０１ａを所望の形状にパターニングしてノズル部形成用のポリイミドマスク１０１ｂを形成し、このポリイミドマスク１０１ｂを用いてシリコン基材１００のノズル部１１となる部分をエッチングして製造する。この場合、ノズル部形成用のポリイミドマスク１０１ｂが、ノズル部１１となる部分のシリコン基材１００とともにシリコン基板１のノズル部１１を構成する。また、ポリイミド前駆体１０１ａが、ポリアミド酸とＮ−メチル−２−ピロリドンとを含有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基材のノズル部となる部分にポリイミド前駆体を塗布し、
該ポリイミド前駆体を所望の形状にパターニングしてノズル部形成用のポリイミドマスクを形成し、
該ポリイミドマスクを用いて前記シリコン基材のノズル部となる部分をエッチングしてシリコン基板のノズル部を製造することを特徴とするノズル基板の製造方法。
【請求項２】
前記ノズル部形成用のポリイミドマスクが前記ノズル部となる部分のシリコン基材とともにシリコン基板のノズル部を構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】
前記ポリイミド前駆体が、ポリアミド酸とＮ−メチル−２−ピロリドンとを含有するものであることを特徴とする請求項１または２に記載のシリコン基板のノズル基板の製造方法。
【請求項４】
前記ポリイミド前駆体を前記シリコン基材のノズル部となる部分にスピンコート法により塗布することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のノズル基板の製造方法。
【請求項５】
前記ポリイミド前駆体を所定の温度でプレベークしたのち所望の形状にエッチバックし、前記温度よりもさらに高い温度で焼成してノズル部エッチング用のポリイミドマスクを形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のノズル基板の製造方法。
【請求項６】
前記ポリイミド前駆体を所定の温度でプレベークしたのちエッチバックして開口部を形成し、該開口部周辺をウエット系でさらにエッチバックして、断面ほぼテーパ状に形成することを特徴とする請求項５記載のノズル基板の製造方法。
【請求項７】
前記ポリイミド前駆体をほぼ１００℃〜２００℃の温度でプレベークしたのち、ほぼ３００℃〜４００℃の温度で焼成することを特徴とする請求項５または６記載のノズル基板の製造方法。
【請求項８】
前記ポリイミド前駆体を所定の温度でプレベークしたのち、フォトレジストを用いて所望の形状にエッチバックすることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のノズル基板の製造方法。
【請求項９】
前記ポリイミド前駆体を所定の温度でプレベークしたのち、フォトレジストを用いてエッチバックする工程を多数回繰り返して、前記ポリイミド前駆体を多段形状にすることを特徴とする請求項８記載のノズル基板の製造方法。
【請求項１０】
前記ポリイミド前駆体のパターニング部分をアルカリ系薬品によってエッチバックすることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のノズル基板の製造方法。
【請求項１１】
前記アルカリ系薬品が、テトラメチルアンモニュウムハイドロオキサイトとＨ2 Ｏよりなることを特徴とする請求項１０記載のノズル基板の製造方法。
【請求項１２】
前記アルカリ系薬品のテトラメチルアンモニュウムハイドロオキサイトの含有量が２．３８％であることを特徴とする請求項１１記載のノズル基板の製造方法。
【請求項１３】
シリコン基材のノズル部となる部分にポリイミド前駆体を塗布し、
該ポリイミド前駆体を所望の形状にパターニングしてノズル部形成用のポリイミドマスクを形成し、
該ポリイミドマスクを用いて前記シリコン基材のノズル部となる部分をエッチングしてノズル基板を製造する方法を用い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１４】
シリコン基材のノズル部となる部分にポリイミド前駆体を塗布し、
該ポリイミド前駆体を所望の形状にパターニングしてノズル部形成用のポリイミドマスクを形成し、
該ポリイミドマスクを用いて前記シリコン基材のノズル部となる部分にエッチングしてノズル基板を製造する方法を用いて液滴吐出ヘッドを製造することにより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。
【請求項１５】
シリコン基材のノズル部となる部分にポリイミド前駆体を塗布し、該ポリイミド前駆体を所望の形状にパターニングしてノズル部形成用のポリイミドマスクを形成し、該ポリイミドマスクを用いて前記シリコン基材のノズル部となる部分をエッチングして製造されたノズル部が、前記ノズル部形成用のポリイミドマスクを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、及び液滴吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは、記録時の騒音が極めて小さいこと、高速印字が可能であること、インクの自由度が高く安価な普通紙を使用できることなど多くの利点を有している。この中でも記録が必要なときにのみインク液滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマンド方式が、記録に不要なインク液滴の回収を必要としないため、現在主流となってきている。このインク・オン・デマンド方式のインクジェットヘッドを備えたプリンタには、インクを吐出させる方法として、駆動手段に静電気力を利用したインクジェットヘッドを備えたプリンタや、圧電振動子や、発熱素子等を用いたインクジェットヘッドを備えたプリンタがある。
【０００３】
ノズルの先端部からインク液滴を吐出させるインクジェットヘッドにおいては、ノズル孔部での流路抵抗を調整し、最適なノズル長さになるように基板の厚みを調整することが望ましい。このようなノズル基板を作製する場合、シリコン基板の接合面側からＩＣＰ放電を用いた異方性ドライエッチングにより内径の異なる第１の溝と第２の溝を２段に形成した後、接合面とは反対側の吐出面より一部分を異方性ウェットエッチングして掘下げ、ノズル長を調整する方法が取られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、予めシリコン基材を所望の厚みに研磨した後、シリコン基板の両面にそれぞれドライエッチング加工を施して、第１のノズル孔及び第２のノズル孔を形成する方法も取られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８８２０号公報（第３頁−第５頁、図２−図５）
【特許文献２】特開平９−５７９８１号公報（第２頁−第３頁、図１−図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２に記載された技術においては、シリコン基材を用いたノズル基板のノズル孔の製造において、酸化膜をマスクにして、フォトリソ、エッチング技術により、ノズル孔を形成していた。酸化膜を形成する場合、形成する膜厚により相違するが、酸化膜処理時間がほぼ１０〜１５時間と長時間かかり、また、酸化膜の形成に必要な材料として、酸素、純水、８００℃以上の高温を必要と、さらに、製造装置も高額であった。また、酸化膜を除去する際には、フッ酸系の薬品を使用するため、安全性を確保するために十分な設備が必要であった。
【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、処理時間が短く、低コスト、低エネルギーで、最適なノズル長さのノズル部を得ることができ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、及び液滴吐出装置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、シリコン基材のノズル部となる部分にポリイミド前駆体を塗布し、該ポリイミド前駆体を所望の形状にパターニングしてノズル部形成用のポリイミド（ポリイミド焼成体）マスクを形成し、該ポリイミド（ポリイミド焼成体）マスクを用いて前記シリコン基材のノズル部となる部分をエッチングしてシリコン基板のノズル部を製造するものである。
ポリイミド（ポリイミド焼成体）をノズル部エッチング用のマスク（特にドライエッチング時のマスク）として使用することで、従来の酸化膜によるマスクと比較して、低エネルギーでシリコン基板のノズル部を製造することができ、また、処理時間が短くて済み、コストも低い。
【０００９】
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記ポリイミドマスクが前記ノズル部となる部分のシリコン基材とともにシリコン基板のノズル部を構成するものである。
従来、酸化膜のマスクを使用する場合は、これを除去する際にフッ酸系の薬品を使用しており、安全性に十分な配慮が必要であったが、ポリイミドマスクを使用する場合はこれを除去しないでもよい。また、ポリイミドマスクを除去しないでよいため、これを一部に含んだ最適のノズル長さを備えたシリコン基板（ノズル基板）のノズル部を得ることができる。
【００１０】
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記ポリイミド前駆体が、ポリアミド酸とＮ−メチル−２−ピロリドンとを含有するものである。
ポリアミド酸とＮ−メチル−２−ピロリドンとの熱硬化物よりなるポリイミドマスクを使用することで、低エネルギーでシリコン基板のノズル部を製造することができる。また、処理時間も短時間で済み、コストも低い。
【００１１】
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記ポリイミド前駆体を前記シリコン基材のノズル部となる部分にスピンコート法により塗布するものである。
ポリイミド前駆体はスピンコート法により簡便に塗布することができる。
【００１２】
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記ポリイミド前駆体を所定の温度でプレベークしたのち所望の形状にエッチバックし、前記温度よりもさらに高い温度で焼成してノズル部エッチング用のポリイミドマスクを形成するものである。
このときのプレベーク温度や時間によって、エッチング時間のコントロール、形状の調整をフレキシブルに行うことができる。
【００１３】
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記ポリイミド前駆体を所定の温度でプレベークしたのちエッチバックして開口部を形成し、該開口部周辺をウエット系でさらにエッチバックして、断面ほぼテーパ状に形成するものである。
開口部周辺をウエット系でエッチングするため、エッチングがラテラルに進行して、ポリイミド前駆体が断面ほぼテーパ状となる。
【００１４】
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記ポリイミド前駆体をほぼ１００℃〜２００℃の温度でプレベークしたのち、ほぼ３００℃〜４００℃の温度で焼成するものである。
ほぼ１００℃〜２００℃の範囲内のプレベーク温度や時間を調整することによって、エッチング時間のコントロール、形状の調整をフレキシブルに行うことができる。また、ほぼ３００℃〜４００℃の温度により焼成が確実に行われる。
【００１５】
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記ポリイミド前駆体を所定の温度でプレベークしたのち、フォトレジストを用いて所望の形状にエッチバックするものである。
フォトとポリイミドのエッチング条件を最適化することにより、ノズル孔の微細な加工が可能となる。
【００１６】
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記ポリイミド前駆体を所定の温度でプレベークしたのち、フォトレジストを用いてエッチバックする工程を多数回繰り返して、前記ポリイミド前駆体を多段形状にするものである。
ポリイミド前駆体の開口時において、フォトレジストを用いたエッチバックを多数回行うことで漸次開口径を変化させ、多段ノズルを形成することができる。
【００１７】
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記ポリイミド前駆体のパターニング部分をアルカリ系薬品によってエッチバックするものである。
アルカリ系薬品によって前記ポリイミド前駆体のパターニング部分を確実にエッチバックすることができる。
【００１８】
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記アルカリ系薬品が、テトラメチルアンモニュウムハイドロオキサイトとＨ2 Ｏよりなるものである。
テトラメチルアンモニュウムハイドロオキサイトとＨ2 Ｏよりなるアルカリ系薬品によってポリイミド前駆体をエッチバックすると、ポリイミド前駆体のパターニング部分を確実にエッチバックすることができる。
【００１９】
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記アルカリ系薬品のテトラメチルアンモニュウムハイドロオキサイトの含有量が２．３８％である。
プレベーク温度や時間を調整することによって、含有量が２．３８％のテトラメチルアンモニュウムハイドロオキサイトのアルカリ系薬品によってポリイミド前駆体をエッチバックする際、エッチング時間のコントロール、形状の調整をフレキシブルに行うことができる。
【００２０】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、シリコン基材のノズル部となる部分にポリイミド前駆体を塗布し、該ポリイミド前駆体を所望の形状にパターニングしてノズル部形成用のポリイミドマスクを形成し、該ポリイミドマスクを用いて前記シリコン基材のノズル部となる部分をエッチングしてノズル基板を製造する方法を用いて液滴吐出ヘッドを製造するものである。
低コスト、低エネルギーで、最適のノズル長さを備えたシリコン基板（ノズル基板）のノズル部を備えた液滴吐出ヘッドを得ることができる。
【００２１】
本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、シリコン基材のノズル部となる部分にポリイミド前駆体を塗布し、該ポリイミド前駆体を所望の形状にパターニングしてノズル部形成用のポリイミドマスクを形成し、該ポリイミドマスクを用いて前記シリコン基材のノズル部となる部分にエッチングしてノズル基板を製造する方法を用いて液滴吐出ヘッドを製造することにより液滴吐出装置を製造するものである。
低コスト、低エネルギーで、最適のノズル長さを備えたシリコン基板（ノズル基板）のノズル部を備えた液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置を得ることができる。
【００２２】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、シリコン基材のノズル部となる部分にポリイミド前駆体を塗布し、該ポリイミド前駆体を所望の形状にパターニングしてノズル部形成用のポリイミドマスクを形成し、該ポリイミドマスクを用いて前記シリコン基材のノズル部となる部分をエッチングして製造されたノズル部が、前記ノズル部形成用のポリイミドマスクを含むものである。
液滴吐出ヘッドのノズル基板製造にあたっては、ポリイミドマスクを除去しないでよいため、これを一部に含んだ最適のノズル長さのノズル部を有するノズル基板を備えた液滴吐出ヘッドを、低コスト、低エネルギーで得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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（インクジェットヘッド）の分解斜視図、図２は図１を組み立てた状態の要部の縦断面図である。
図において、インクジェットヘッド１０は、複数のノズル孔１１が所定の間隔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が設けられた電極基板３とを貼り合わせて構成したものである。
【００２４】
ノズル基板１はシリコン基材から作製されている。インク滴を吐出するためのノズル孔１１は、円筒状に形成されたノズル孔部分によって構成され、基板面に対して垂直に設けられている。なお、インク滴は、ノズル孔１１内を、ノズル基板１がキャビティ基板２と接合する接合面１ａ側から、その反対側に位置する液滴吐出面１ｂ側に吐出される。
【００２５】
キャビティ基板２はシリコン基材から作製されており、吐出凹部２１０、オリフィス凹部２３０およびリザーバ凹部２４０が形成されている。そして、オリフィス凹部２３０（オリフィス２３）を介して吐出凹部２１０（吐出室２１）とリザーバ凹部２４０（リザーバ２４）とが連通している。リザーバ２４は各吐出室２１に共通の共通インク室を構成し、それぞれオリフィス２３を介してそれぞれの吐出室２１に連通している。リザーバ２４の底部には後述する電極基板３を貫通するインク供給孔２５が形成され、このインク供給孔２５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。また、吐出室２１の底壁は振動板２２となっている。なお、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、熱酸化やプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）によりなる絶縁性のＳｉＯ2 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１０を駆動させたときに、絶縁破壊やショートを防止する。
【００２６】
電極基板３はガラス基材から作製されている。電極基板３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３１０が設けられている。そして、各凹部３１０内には、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。
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とを備えている。端子部３１ｂは、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３１１内に露出している。そして、ＩＣドライバ等の駆動制御回路４０を介して、各個別電極３１の端子部３１ｂとキャビティ基板２上の共通電極２７とが接続されている。
【００２７】
次に、上記のように構成した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４０を駆動し、個別電極３１に電荷を供給してこれを正に帯電させると、振動板２２は負に帯電し、個別電極３１と振動板２２の間に静電気力が発生する。この静電気力によって、振動板２２は個別電極３１に引き寄せられて撓む。これによって、吐出室２１の容積が増大する。個別電極３１への電荷の供給を止めると、振動板２２はその弾性力により元に戻り、その際、吐出室２１の容積が急激に減少して、そのときの圧力により吐出室２１内のインクの一部がインク滴としてノズル孔１１より吐出する。振動板２２が次に同様に変位すると、インクがリザーバ２４からオリフィス２３を通って吐出室２１内に補給される。
【００２８】
上記のように構成したインクジェットヘッド１０の製造方法について、図３〜図８を用いて説明する。図３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４、図５はノズル基板１の製造工程を示す断面図（図３をＡ−Ａ線で切断した断面図）、図６、図７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、図８はキャビティ基板２と電極基板３との接合基板にノズル基板１を接合してインクジェットヘッド１０を製造する製造工程を示す断面図である。
【００２９】
まず、円筒状のノズル孔１１を備えたノズル基板１の製造工程を、図４、図５を用いて説明する。
（ａ）  図４（ａ）に示すように、キャビティ基板２と接合する側のシリコン基材（Ｓｉ基材）１００の表面（図の上側）に、液状のポリイミド前駆体１０１ａ（例えば、高耐熱ポリイミドＰＩＸ−Ｌ１１０ＳＸ（日立化成デュポンマイクロシステムズ（株））、含有成分は、ポリアミド酸及びＮ−メチル−２−ピロリドン（Ｃ5Ｈ9ＮＯ））を、スピンコート法によって塗布する。このときのポリイミド前駆体１０１ａの膜厚は、ほぼ１〜４μである。その後、ポリイミド前駆体１０１ａを、ほぼ１００℃〜２００℃で焼き固める（プレベーク）。このときのプレベーク温度、時間によって、ポリイミド前駆体１０１ａをアルカリ系薬品（後述）でエッチングする際の、時間のコントロール、形状の調整がフレキシブルにできる。
【００３０】
（ｂ）  図４（ｂ）に示すように、ポリイミド前駆体１０１ａの上（図の上側）に、フォトレジスト１０２をスピンコート法によって塗布する。このときのフォトレジスト１０２の膜厚は、ほぼ１００００Å〜２００００Åとする。その後、フォトレジスト１０２を、ほぼ９０℃〜１１０℃で焼き固める。
【００３１】
（ｃ）  図４（ｃ）に示すように、フォトレジスト１０２のアライメント露光、及び現像を行う。すなわち、フォトマスク（図示せず）を使用して紫外線によってフォトレジスト１０２を露光し、フォトレジスト１０２のパターニングを行う。このときの紫外線エネルギー量は、ほぼ１５０〜２５０ｍｍ／ｊｗ／ｃｍ2 である。
【００３２】
（ｄ）  図４（ｄ）に示すように、フォトレジスト１０２の現像後に、ポリイミド前駆体１０１ａに、ノズル孔１１の一部となる第１の開口孔１１０ａを形成する（エッチバック）。この際、ポリイミド前駆体１０１ａの第１の開口孔１１０ａは、アルカリ系薬品（例えば、ＴＭＡＨ）でエッチバックして開口する。ＴＭＡＨとは、アルカリ性現像液（東京応化工業（株））であって、商品名はＮＭＤ−３（ポジ型現像液）であり、２．３８％のテトラメチルアンモニュウムハイドロオキサイトを含み、他はＨ2 Ｏよりなる。
【００３３】
（ｅ）  フォトレジスト１０２を薬品を用いて除去する。フォトレジスト１０２を除去した後、図５（ｅ）に示すように、ポリイミド前駆体１０１ａをほぼ３００℃〜４００℃で焼成してポリイミド焼成体（ポリイミド）１０１ｂとし、これをマスク（エッチングマスク）として使用する。
【００３４】
（ｆ）  図５（ｆ）に示すように、ドライエッチングによりシリコン基材１００にエッチング加工を施し、第２の開口孔１１０ｂを形成する。工程（ｅ）において、ポリイミド前駆体１０１ａを３００℃〜４００℃で焼成してポリイミド焼成体１０１ｂを形成したので、後はドライエッチング時において、ポリイミド焼成体１０１ｂをマスクにして加工することが可能である。
【００３５】
（ｇ）  図５（ｇ）（図４（ａ）〜図５（ｆ）までの上下方向を逆にした図）に示すように、ドライエッチングによりシリコン基材１００にエッチング加工を施し、第２の開口孔１１０ｂを貫通させて、ノズル孔１１を形成する。
このノズル孔１１は、ノズル基板１の接合面１ａ側のポリイミド焼成体１０１ｂに設けた第１の開口孔１１０ａと、その反対側に位置する液滴吐出面１ｂ側のシリコン基材１００に設けた第２の開口孔１１０ｂとによって形成されて、円筒状をなすものである。
こうして、シリコン基材１００からノズル基板１を製造する。
【００３６】
上記の説明では、ポリイミド前駆体１０１ａを開口形成する際にフォトを１回行ってノズル孔１１の形状を円筒状にしたが、フォトを多数回行うことで、すなわち除々にポリイミド前駆体１０１ａの開口径を変化させていくことで、多段ノズル構造の形成も可能となる。また、上記の説明では、ポリイミド前駆体１０１ａは非感光性であるが、感光性のポリイミド前駆体体を用いることでフォトレジストが不要となり、加工工程を削減することができる。
【００３７】
こうして、従来の酸化膜に代わり、ポリイミド１０１ｂをマスクにしてノズル孔１１を形成することができる。そして、ポリイミド１０１ｂをノズル孔１１の形成時（ノズル孔１１のドライエッチング時）のマスクとして使用することで、従来の酸化膜を使用したマスク工程と比較して、低コスト、低エネルギーでエッチングを行うことが可能となる。そしてこの場合、フォトと、ポリイミド前駆体１０１ａのエッチング条件を最適化することにより、微細なノズル孔１１の形成が可能となる。
【００３８】
次に、キャビティ基板２及び電極基板３の接合工程を、図６、図７を用いて説明する。なお、キャビティ基板２及び電極基板３の接合工程は、図６、図７に示されるものに限定されるものではない。
（ａ）  まず、図６（ａ）に示すように、ホウ珪酸ガラス等からなるガラス基材３００を、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３１０を形成する。なお、この凹部３１０は電極３１の形状より少し大きい溝状のものであって、複数形成する。そして、凹部３１０の内部に、スパッタによってＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる電極３１を形成する。その後、サンドブラスト加工等によってインク供給孔２５となる孔部２５ａを貫通形成する。
【００３９】
（ｂ）  次に、シリコン基材２００の両面を鏡面研磨した後に、図６（ｂ）に示すように、シリコン基材２００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２０１を形成する。なお、シリコン酸化膜２０１を形成する前に、エッチングストップのためのボロンドープ層を形成するようにしてもよい。振動板をボロンドープ層から形成することにより、厚み精度の高い振動板を形成することができる。
（ｃ）  次に、図６（ｃ）に示すように、図６（ｂ）に示すシリコン基材２００と、図６（ａ）に示すガラス基材３００を例えば３６０℃に加熱し、シリコン基材２００に陽極、ガラス基材３００に陰極を接続して、８００Ｖ程度の電圧を印加して陽極接合を行う。
（ｄ）  シリコン基材２００とガラス基材３００を陽極接合した後に、水酸化カリウム水溶液等で図６（ｃ）の工程で得られた接合基板をエッチングすることにより、図６（ｄ）に示すように、シリコン基材２００の全体を薄板化する。
【００４０】
（ｅ）  次に、シリコン基材２００の上面（ガラス基材３００が接合されている面と反対側に位置する面）の全面に、プラズマＣＶＤによってＴＥＯＳ膜を形成する。そしてこのＴＥＯＳ膜に、吐出室２１となる凹部２１０、リザーバ２４となる凹部２４０及びオリフィス２３となる凹部２３０となる部分を形成するためのレジストをパターニングし、この部分のＴＥＯＳ膜をエッチングして除去する。その後、図７（ｅ）に示すように、シリコン基材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、吐出室２１となる凹部２１０、リザーバ２４となる凹部２４０及びオリフィス２３となる凹部２３０を形成する。このとき、電極取出し部４１となる部分４１ａ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工程では、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。
【００４１】
（ｆ）  シリコン基材２００のエッチングが終了した後に、接合基板をフッ酸水溶液でエッチングして、図７（ｆ）に示すように、シリコン基材２００に形成されたＴＥＯＳ膜を除去する。
（ｇ）  次に、シリコン基材２００の吐出室２１となる凹部２１０等が形成された面に、図７（ｇ）に示すように、ＣＶＤによってＴＥＯＳ等からなる液滴保護膜２０２を形成する。
（ｈ）  次に、図７（ｈ）に示すように、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等によって電極取出し部４１を開放する。また、シリコン基材２００に機械加工又はレーザー加工を行って、インク供給孔２５をリザーバ２４となる凹部２４０において貫通させる。これによって、キャビティ基板２と電極基板３が接合された接合基板が完成する。
なお、電極取出し部４１に、振動板２２と電極３１の間の空間を封止するための封止剤（図示せず）を塗布するようにしてもよい。
【００４２】
次に、ノズル基板１、キャビティ基板２及び電極基板３の接合工程を、図８を用いて説明する。
図８に示すように、ノズル基板１の接合面１ａに接着剤層を形成し、電極基板３が接合されたキャビティ基板２と、ノズル基板１とを接合する。
以上の製造工程を経ることにより、ノズル基板１、キャビティ基板２及び電極基板３の接合体が完成する。
最後に、キャビティ基板２、電極基板３、ノズル基板４が接合された接合基板をダイシング（切断）により分離して、インクジェットヘッド１０が完成する。
【００４３】
実施形態２．
図９は本発明の実施の形態２に係る液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）の縦断面図である。また、図１０〜図１２はノズル基板１の製造工程を示す断面図、図１３はキャビティ基板２と電極基板３との接合基板にノズル基板１を接合してインクジェットヘッド１０を製造する製造工程を示す断面図である。
実施の形態１ではノズル孔を円筒状にしたが、実施の形態２では、ノズル孔を、大径側がほぼ円錐台状（断面ほぼテーパー状）をなし小径側が円筒状をなして連通する２段形状にしたものである。
【００４４】
図９に示すように、ノズル基板１はシリコン基材から作製されている。インク滴を吐出するためのノズル孔１１は、径の異なる連通した２段のノズル孔部分、すなわち液滴吐出面１ｂ側に位置して先端がこの液滴吐出面１ｂに開口する（円筒状に開口する）径の小さい第２の開口孔１１０ｂと、キャビティ基板２と接合する接合面１ａ側に位置して導入口部分が接合面１ａにほぼ円錐台状（断面ほぼテーパ状、より詳しくは、拡径側が断面テーパ状をなし縮径側が断面円弧状をなし、断面円弧状側の縮径側の径が前記第２の開口孔１１０ｂの径と同径で第２の開口孔１１０ｂと連通する）に拡径して開口する径の大きい第１の開口孔１１０ａとから構成され、基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けられている。こうして、インク滴の吐出方向をノズル孔１１の中心軸方向に揃え、安定したインク吐出特性を発揮させることによって、インク滴の飛翔方向のばらつきをなくし、インク滴の飛び散りをなくすことによりインク滴の吐出量のばらつきを抑制することができる。
その他のインクジェットヘッド１０の構成は、図１、図２で示した場合と同様なので、説明を省略する。
【００４５】
次に、第１の開口孔１１０ａと第２の開口孔１１０ｂとからなる２段形状のノズル孔１１を備えたノズル基板１の製造工程を、図９〜図１２を用いて説明する。
（ａ）  図１０（ａ）に示すように、キャビティ基板２と接合する側に位置するシリコン基板（Ｓｉ基板）１００の表面に、液状のポリイミド前駆体１０１ａ（例えば、高耐熱ポリイミドＰＩＸ−Ｌ１１０ＳＸ（日立化成デュポンマイクロシステムズ（株））、含有成分は、ポリアミド酸及びＮ−メチル−２−ピロリドン（Ｃ5Ｈ9ＮＯ））を、スピンコート法によって塗布する。このときのポリイミド前駆体１０１ａの膜厚は、ほぼ１〜４μである。その後、ポリイミド前駆体１０１ａを、ほぼ１００℃〜２００℃で焼き固める（プレベーク）。このときのプレベーク温度、時間によって、ポリイミド前駆体１０１ａをアルカリ系薬品（後述）でエッチングする際の時間のコントロール、形状の調整がフレキシブルにできる。
【００４６】
（ｂ）  図１０（ｂ）に示すように、ポリイミド前駆体１０１ａの上に、フォトレジスト１０２をスピンコート法によって塗布する。このときのフォトレジスト１０２の膜厚は、ほぼ１００００Å〜２００００Åとする。その後、フォトレジスト１０２を、ほぼ９０℃〜１１０℃で焼き固める。
【００４７】
（ｃ）  図１０（ｃ）に示すように、フォトレジスト１０２のアライメント露光、及び現像を行う。すなわち、フォトマスク（図示せず）を使用して紫外線によってフォトレジスト１０２を露光し、フォトレジスト１０２のパターニングを行う。このときの紫外線エネルギー量は、ほぼ１５０〜２５０ｍｍ／ｊｗ／ｃｍ2 である。
【００４８】
（ｄ）  図１１（ｄ）に示すように、フォトレジスト１０２の現像後に、ポリイミド前駆体１０１ａに、ノズル孔１１の第１の開口孔１１０ａとなる貫通孔１１０ｃを形成する（エッチバック）。この際、ポリイミド前駆体１０１ａの貫通孔１１０ｃは、アルカリ系薬品（例えば、上述したＴＭＡＨ）でエッチバックする。
【００４９】
（ｅ）  図１１（ｅ）に示すように、フォトレジスト１０２を薬品を用いて除去する。
【００５０】
（ｆ）  アルカリ系薬品（例えば、ＴＭＡＨ）を用い、貫通孔１１０ｃを中心にしてポリイミド前駆体１０１ａのエッチバックを行う。ウエット系でエッチングを行うため、エッチングがラテラルに進行して、ポリイミド前駆体１０１ａが断面ほぼテーパー状（より詳しくは、拡径側が断面テーパ状をなし縮径側が断面円弧状をなす）の第１の開口孔１１０ａが形成される。このとき、ポリイミド前駆体１０１ａを全てエッチバックしないで、半分程度の膜厚までエッチバックをする。その後、ポリイミド前駆体１０１ａをほぼ３００℃〜４００℃で焼成して、図１１（ｆ）に示すように、ポリイミド焼成体（ポリイミド）１０１ｂとする。
【００５１】
（ｇ）  図１１（ｇ）に示すように、ドライエッチングによりシリコン基材１００にエッチング加工を施し、円筒状の第２の開口孔１１０ｂを形成する。工程（ｆ）において、ポリイミド前駆体１０１ａを３００℃〜４００℃で焼成してポリイミド焼成体１０１ｂを形成したので、後はドライエッチング時において、ポリイミド焼成体１０１ｂをマスクにしてシリコン基材１００を加工することが可能である。
【００５２】
（ｈ）  図１２（ｈ）（図９（ａ）〜図１１（ｇ）までの上下方向を逆にした図）に示すように、ドライエッチングによりシリコン基材１００にエッチング加工を施し、第２の開口孔１１０ｂを貫通させて、ノズル孔１１を形成する。
このノズル孔１１は、ノズル基板１の接合面１ａ側のポリイミド焼成体１０１ｂに設けた断面ほぼ円錐台状の第１の開口孔１１０ａと、その反対側に位置する液滴吐出面１ｂ側のシリコン基材１００に設けたほぼ円筒状の第２の開口孔１１０ｂとによって形成される。
こうして、シリコン基材１００からノズル基板１を製造する。
【００５３】
キャビティ基板２と電極基板３との接合工程は図６、図７と同様であるので、説明を省略する。
キャビティ基板２と電極基板３との接合基板にノズル基板１を接合してインクジェットヘッド１０を製造する製造工程は、図１３に示す通りであるが、ノズル基板１が、ほぼ円錐台状の第１の孔部１１０ａと円筒状の第２の孔部１１０ｂとを連通した２段形状のノズル孔１１を備えている点を除き、実質的に図８に示す場合と同様なので説明を省略する。
【００５４】
実施の形態３．
図１４は、本発明の実施の形態３に係る液滴吐出装置（インクジェットプリンタ）の斜視図である。実施形態１、２で得られたインクジェットヘッド１０はノズル孔１１を有するノズル基板１を用いて製造することができ、かかるインクジェットヘッド１０を用いて、図１４に示すようなインクジェットプリンタ４００を得ることができる。
なお、実施形態１、２に係るインクジェットヘッド１０は液滴吐出ヘッドの一例であって、液滴吐出ヘッドはインクジェットヘッド１０に限定されるものではなく、液滴を種々変更することによって、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、生体液体の吐出等にも適用することができる。
また、実施形態１、２に係る液滴吐出ヘッドは、圧電駆動方式の液滴吐出装置や、バブルジェット（登録商標）方式の液滴吐出装置にも使用することができる。
【実施例】
【００５５】
ポリイミド材料として、高耐熱ポリイミドＰＩＸ−Ｌ１１０ＳＸ（日立化成デュポンマイクロシステムズ（株））を用いて実験を行った。含有成分は、ポリアミド酸及びＮ−メチル−２−ピロリドン（Ｃ5Ｈ9ＮＯ）であった。また、熱膨張係数は、１Ｘ１０ー5／℃であった。上記のポリイミド材料をシリコン基材のノズル部となる部分にスピンコート法により塗布し、ほぼ１００℃〜２００℃でプレベークし、ほぼ３００℃〜４００℃で焼成した。熱硬化後のポリイミドの外観は良好で、クラックが発生することもなかった。
一方、ポリイミド材料として、サンエバー８１２ポリイミドワニス（日産化学工業（株））を用いて実験を行った。含有成分は、ポリアミック酸及びＮ−メチル−２−ピロリドン（Ｃ5Ｈ9ＮＯ）であった。また、熱膨張係数は、５０−６０Ｘ１０ー5／℃であった。上記のポリイミド材料をシリコン基材のノズル部となる部分にスピンコート法により塗布し、ほぼ１００℃〜２００℃でプレベークし、ほぼ３００℃〜４００℃で焼成した。熱硬化後、ポリイミドにクラックが発生した。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる液滴吐出ヘッドの分解斜視図。
【図２】図１を組み立てた状態の要部の縦断面図。
【図３】図１のノズル基板の上面図。
【図４】図１のノズル基板の製造工程を示す断面図。
【図５】図４に続くノズル基板の製造工程を示す断面図。
【図６】キャビティ基板及び電極基板を接合した接合基板の製造工程を示す断面図。
【図７】図６に続く接合基板の製造工程を示す断面図。
【図８】キャビティ基板及び電極基板の接合基板をノズル基板に接合する製造工程を示す断面図。
【図９】本発明の実施の形態２にかかる液滴吐出ヘッドの要部の縦断面図。
【図１０】図９のノズル基板の製造工程を示す断面図。
【図１１】図１０に続くノズル基板の製造工程を示す断面図。
【図１２】図１１に続くノズル基板の製造工程を示す断面図。
【図１３】キャビティ基板及び電極基板の接合基板をノズル基板に接合する製造工程を示す断面図。
【図１４】本発明の実施の形態３にかかるインクジェットプリンタの斜視図。
【符号の説明】
【００５７】
１  ノズル基板（シリコン基板）、２  キャビティ基板、３  電極基板、１０  インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）、１１  ノズル孔、１００  シリコン基材、１０１ａ  ポリイミド前駆体、１０１ｂ  ポリイミド（ポリイミド焼成体、エッチングマスク）、１０２  フォトレジスト、１１０ａ  第１の開口孔、１１０ｂ  第２の開口孔、４００  インクジェットプリンタ（液滴吐出装置）。
【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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【図１３】
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【図１４】
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