(57)【要約】【課題】  クロストークに影響される圧力のばらつきをなくし、吐出性能を均一にすることができる液滴吐出ヘッド及びその製造方法等を得る。【解決手段】  列状に形成された複数の吐出室５内の液体を加圧し、それぞれの吐出室５に連通するノズル１２から液体を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、ノズル１２を有しない１又は複数の疑似吐出室２０を、最外部分である両端に位置するそれぞれの吐出室のさらに外側に備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
列状に形成された複数の流路内の液体を加圧し、それぞれの前記流路に連通するノズルから前記液体を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、
前記ノズルを有しない１又は複数の疑似流路を、前記列の両端に位置するそれぞれの流路の外側に備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記疑似流路を、前記複数の流路と同じ構造にしたことを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
液体が充填され、また外部からの力により少なくとも一部分が形状変化する吐出室と、該吐出室に連通し、該吐出室の形状変化による室内の圧力変化により前記液体を液滴として吐出するノズルとを列状に複数有し、さらに、それぞれの又は全ての吐出室に力を加えて形状変化させる１又は複数の加圧手段を備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
前記加圧手段により形状変化され、前記ノズルを有していない１又は複数の疑似吐出室を、前記列の両端に位置する前記吐出室のそれぞれの外側に備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記疑似吐出室を、前記吐出室と同じ形状としたことを特徴とする請求項３記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記両端に位置する吐出室とそれぞれの前記疑似吐出室との間の隔壁の幅が、前記各吐出室の隔壁の幅よりも狭いことを特徴とする請求項３又は４記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
液体が充填される吐出室、及び前記吐出室に連通し、前記吐出室の形状変化による内部圧力変化で前記吐出室内の前記液体を吐出するためのノズルを列状に複数形成する液滴吐出ヘッドの製造方法において、
少なくとも前記列の両端に形成した前記吐出室に前記液体を充填した後に、前記両端に形成した吐出室と連通するノズルを塞ぐことを特徴とする液滴吐出ヘッド製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを有し、
該液滴吐出ヘッドにインクを供給するインク供給手段と、
ヘッド位置制御信号に基づいて前記液滴吐出ヘッドを移動させる走査駆動手段と、
記録対象となる記録部材と前記液滴吐出ヘッドとの相対位置を変化させる位置制御手段と
を少なくとも備えたことを特徴とする液滴吐出記録装置。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを有し、
該液滴吐出ヘッドに電界発光素子となる材料を含む溶液を供給する材料供給手段と、
位置制御信号に基づいてインクノズルから電界発光基板に向けての前記溶液の吐出を制御する制御手段と
を少なくとも備えたことを特徴とする電界発光基板製造装置。
【請求項９】
前記電界発光素子となる材料は、有機化合物であることを特徴とする請求項８記載の電界発光基板製造装置。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを有し、
該液滴吐出ヘッドとマイクロアレイ基板とを相対的に移動させる駆動手段と、
前記液滴吐出ヘッドが有するノズルからマイクロアレイ群に向けての生体分子を含む液体の吐出を制御する制御手段と
を少なくとも備えたことを特徴とするマイクロアレイ製造装置。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを有し、
該液滴吐出ヘッドにカラーフィルタを形成させる溶液を供給する材料供給手段と、
位置制御信号に基づいてインクノズルからカラーフィルタ基板に向けての前記溶液の吐出を制御する制御手段と
を少なくとも備えたことを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液滴吐出ヘッド、その製造方法等に関するものである。特に各ノズル間における吐出性能のばらつきを抑えるための構造に関するものである。そして、そのようにして製造した液滴吐出ヘッドを用いて構成した、カラーフィルタや電界発光素子を用いた表示基板（パネル）等の製造装置等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出方式（代表的なものとして、インクを吐出して印刷等を行うために用いるインクジェット方式がある）の装置は、家庭用、工業用を問わず、あらゆる分野の印刷に利用されている。液滴吐出方式では、例えば複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドを対象物との間で相対移動させ、対象物の所定の位置に液体を吐出するものである。この方式は、特に最近、液晶（Liquid Crystal）を用いた表示装置を作製する際のカラーフィルタ、有機電界発光（Organic ElectroLuminescence ：以下、ＯＥＬという）素子を用いた表示基板（以下、電界発光基板という）、ＤＮＡ、タンパク質等、生体分子のマイクロアレイ等の製造に利用されている。
【０００３】
ここで、液滴を吐出させるための方法が少なくとも２つある。１つは、液体が通る流路の一部において、吐出する液体（以下、単に液体という）を加熱して気体（バブル）を発生させ、その圧力によって、ヘッドに備えた各ノズルから液滴を吐出させる方法である。もう１つは、流路の一部に液体を溜めておく吐出室を備え、吐出室の少なくとも一面の壁（ここでは、底壁とする。この壁は他の壁とも一体形成されているが、以下、この壁のことを振動板ということにする）が撓んで形状が変化するようにしておき、振動板を撓ませて吐出室内の圧力を高め、連通するノズルから液滴を吐出させる方法である（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
近年、上記の液滴吐出ヘッドでは各ノズル間の間隔が狭くなり、ますます高密度化している。ノズルの間隔が狭まるとそのノズルに液体を供給する各流路の間隔も狭くなる。例えば、吐出室を備える液滴吐出ヘッドについてみると、各ノズルと連通する吐出室は隔壁（側壁）で仕切られているが、ノズル間の間隔が狭くなると隔壁も狭く（薄く）なる（これは加熱による液滴吐出方法を用いるヘッドでも同様である）。そのため、ある吐出室の振動板を撓ませると、その振動板の振動及び吐出室内の液体に加わる圧力により隔壁も撓んでしまう。したがって、隣接する吐出室の液体に圧力が加わる、いわゆるクロストークが発生する。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２３４８７３号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、両端のノズルと連通する両端の吐出室は、一方の側からのクロストークの影響しか受けないので、両側からの影響を受けるそれ以外の吐出室にと比べて液体の加わる圧力にばらつきが生じる。そのため、両端のノズルとその他のノズルとでは、吐出性能（例えば液体の吐出速度、吐出重量）に違いが生じていた。そのため、例えば液滴吐出ヘッドが相対的に移動しながら記録紙に記録（印刷）を行う記録装置（印刷装置）では、着弾ずれ（相対移動しながらの吐出において吐出速度の違いは記録対象への到達時間の差となり、ノズル間隔と異なる間隔で着弾される）、径のばらつき（同一液体では吐出重量と容量とが比例し、容量の差が径の差となる）により、スジ、ムラ等が生じ、印刷品質を低下させる。
【０００７】
そこで、本発明はこのような状況を解決するため、クロストークに影響される圧力のばらつきをなくし、吐出性能を均一にすることができる液滴吐出ヘッド及びその製造方法等を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、列状に形成された複数の流路内の液体を加圧し、それぞれの流路に連通するノズルから液体を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、ノズルを有しない１又は複数の疑似流路を、両端に位置するそれぞれの流路の外側に備えたものである。
本発明においては、流路が列状に形成され、例えば、圧電素子や静電力による流路の形状変化、加熱による気体発生によってその流路内の液体を加圧し、流路に連通するノズルから液体を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、両端（最外部分）に位置するそれぞれの流路の外側に１又は複数の疑似吐出室を備え、両端の流路とそれ以外の流路とのクロストークの影響を同じにする。したがって、構造的に各ノズルの吐出性能のばらつきを抑えることができる。なお、液滴吐出ヘッド全体としては、複数列で構成されていてもよい。
【０００９】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、疑似流路を複数の流路と同じ構造にした。
本発明においては、同じ条件でクロストークが発生されるように疑似流路を通常の流路と同じ構造にする。
【００１０】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液体が充填され、また外部からの力により少なくとも一部分が形状変化する吐出室と、吐出室に連通し、吐出室の形状変化による室内の圧力変化により液体を液滴として吐出するノズルとを複数有し、さらに、それぞれの又は全ての吐出室に力を加えて形状変化させる１又は複数の加圧手段を備えた液滴吐出ヘッドにおいて、加圧手段により形状変化可能な、連通するノズルを有していない１又は複数の疑似吐出室を、両端に位置する吐出室のそれぞれの外側に備えたものである。
本発明においては、例えば、圧電素子や静電力による流路の形状変化によってその流路内の液体を加圧し、流路に連通するノズルから液体を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、吐出室のさらに外側に連通するノズルを有していない１又は複数の疑似吐出室を備え、両端の吐出室とそれ以外の吐出室とのクロストークの影響を同じにする。したがって、各ノズルの吐出性能のばらつきを構造的に抑えることができる。
【００１１】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、疑似吐出室を吐出室と同じ形状とした。
本発明においては、同じ条件でクロストークを発生できるように、疑似吐出室を吐出室と同じ形状にした。
【００１２】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、両端に位置する吐出室とそれぞれの疑似吐出室との間の隔壁の幅を各吐出室の隔壁の幅よりも狭くした。
本発明においては、例えば、疑似吐出室内に液体が充たされない等、必ずしも疑似吐出室が吐出室と同じ条件とならない場合でも同じクロストークを発生させられるように、両端の吐出室と疑似吐出室との隔壁の幅を、吐出室間の幅よりも狭く（薄く）した。したがって、疑似吐出室内に液体が充たされない場合でも同じ条件のクロストークを発生させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッド製造方法は、液体が充填される吐出室、及び吐出室に連通し、吐出室の形状変化による内部圧力変化で吐出室内の液体を吐出するためのノズルを列状に複数形成する液滴吐出ヘッドの製造方法において、少なくとも両端に形成した吐出室に液体を充填した後、両端に形成した吐出室と連通するノズルを塞ぐようにしたものである。
本発明においては、液体が充填される吐出室、及び吐出室に連通したノズルを列状に形成する液滴吐出ヘッドの製造方法で、液体を充填した両端の吐出室と連通するノズルを塞いで疑似吐出室とし、疑似吐出室も液体を吐出しないこと以外には、他の吐出室と同様に駆動させることにより、両端の吐出室とそれ以外の吐出室とのクロストークの影響を同じにする。したがって、各ノズルの吐出性能のばらつきが小さい液滴吐出ヘッドを製造することができる。
【００１４】
また、本発明に係る液滴吐出記録装置は、上記の液滴吐出ヘッドを有し、さらに、液滴吐出ヘッドにインクを供給するインク供給手段と、ヘッド位置制御信号に基づいて液滴吐出ヘッドを移動させる走査駆動手段と、記録対象となる記録部材と液滴吐出ヘッドとの相対位置を変化させる位置制御手段とを少なくとも備えたものである。
本発明においては、上記の液滴吐出ヘッドを有し、さらにその液滴吐出ヘッドにインクを供給するインク供給手段、ヘッドを異動させる走査駆動手段、記録対象とヘッドとの相対位置を変化させる位置制御手段とを少なくとも備え、吐出性能のばらつきをなくすようにして、各ノズルが吐出する液滴の速度、重量をより均一化することができる。したがって、スジやムラを発生させず品質の高い記録（印刷）を行える記録装置を得ることができる。これは記録対象との相対的な移動量の多いシリアルタイプの記録装置には特に有効である。
【００１５】
また、本発明に係る電界発光基板製造装置は、上記の液滴吐出ヘッドを有し、さらに、液滴吐出ヘッドに発光材料を含む溶液を供給する材料供給手段と、位置制御信号に基づいてインクノズルから電界発光基板に向けての溶液の吐出を制御する制御手段とを少なくとも備えたものである。
本発明においては、上記の液滴吐出ヘッドを有し、さらにそのヘッドに電界発光素子となる材料を含む溶液を供給する材料供給手段、ヘッドの溶液吐出を制御する制御手段を少なくとも備え、吐出性能のばらつきをなくすようにして、各ノズルが吐出する液滴の速度、重量をより均一化することができる。したがって、各画素に対し、素子形成のための材料をほぼ均一に成膜することができる。したがって、表示ムラのない電界発光基板を製造できる装置を得ることができる。
【００１６】
また、本発明に係る電界発光基板製造装置において、発光材料は有機化合物である。
本発明においては、有機化合物を発光材料とする。したがって、発光特性がよい有機化合物を材料としているので、質のよい電界発光基板を得ることができる。
【００１７】
また、本発明に係るマイクロアレイ製造装置は、上記の液滴吐出ヘッドを有し、液滴吐出ヘッドとマイクロアレイ基板とを相対的に移動させる駆動手段と、液滴吐出ヘッドが有するノズルからマイクロアレイ群に向けての生体分子を含む液体の吐出を制御する制御手段とを少なくとも備えたものである。
本発明においては、上記の液滴吐出ヘッドを有し、ヘッドとマイクロアレイ基板とを相対的に移動させる駆動手段、生体分子を含む溶液をヘッドが吐出する際の制御をする制御手段を少なくとも備え、吐出性能のばらつきをなくすようにして、各ノズルが吐出する液滴の速度、重量をより均一化することができる。したがって、径がほぼ均一なスポットを吐出できるマイクロアレイ製造装置を得ることができる。
【００１８】
また、本発明に係るカラーフィルタ製造装置は、上記の液滴吐出ヘッドを有し、液滴吐出ヘッドにカラーフィルタを形成させる溶液を供給する材料供給手段と、位置制御信号に基づいてインクノズルからカラーフィルタ基板に向けての溶液の吐出を制御する制御手段とを少なくとも備えたものである。
本発明においては、上記の液滴吐出ヘッドを有し、ヘッドにカラーフィルタを形成させる溶液を供給する材料供給手段、溶液の吐出を制御する制御手段を少なくとも備え、吐出性能のばらつきをなくすようにして、各ノズルが吐出する液滴の速度、重量をより均一化することができる。したがって、ムラのないカラーフィルタを製造できる装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１は本発明の第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。図１はフェイス型の液滴吐出ヘッドを表している。図１において、第１の基板であるキャビティプレート１は（１１０）面方位のシリコン単結晶基板（この基板を含め、以下、単にシリコン基板という）で構成されている。キャビティプレート１には、吐出室５となる凹部（底壁が振動板４となる）及び各ノズル共通に吐出する液体を貯めておくためのリザーバ７となる凹部を形成する。これらの凹部はノズルプレート３に形成されるオリフィス６となる細溝と共に液体の流路となり、各部材は流路の一部となる。凹部の形成には、例えば異方性ウェットエッチングによる方法を用いる。ここで、キャビティプレート１にはノズルプレート３に形成するノズル数よりも凹部を２つ多く形成しておく。両端の２つの凹部は疑似吐出室２０となる。本実施の形態では両端に１つずつ疑似吐出室２０を形成するが、複数形成するようにしてもよい。リザーバ７はタンク（図示せず）から液体供給口１３を介して供給される液体を貯めておく。また、電極端子１９は電極８と同期し、キャビティプレート１に反対の電荷を供給する。
【００２０】
第２の基板となるガラス基板２は厚さ約１ｍｍであり、図１で見るとキャビティプレート１の下面に接合される。ここで、本実施の形態では、ガラス基板にホウ珪酸系の耐熱硬質ガラスを用いる。ガラス基板２には、キャビティプレート１に形成される各吐出室５及び疑似吐出室２０に合わせ、エッチングにより深さ約０．２５μｍの凹部９を設ける。その内部に電極８、リード部１０及び端子部１１（以下、これらを合わせて電極部という）を設ける。本実施の形態では、電極部の材料として、酸化錫を不純物としてドープしたＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）を用い、スパッタリング法により凹部９内に例えば０．１μｍの厚さで成膜する。したがって、ＴＥＯＳ膜１４と電極８との間で形成されるギャップ（空隙）Ｇは、０．１５μｍとなる。ここでは電極部の材料としてＩＴＯを用いるが、例えばクロム等の金属等を材料に用いてもよい。
【００２１】
第３の基板となるノズルプレート３は例えば厚さ約１８０μｍのシリコン基板である。ガラス基板２とは反対の面（図１の場合には上面）でキャビティプレート１と接合している。ノズルプレート３には、吐出室５と連通するノズル１２が形成される。ノズル１２はテーパ状に近づけるために２段で構成しており、内側（キャビティプレート１と接合される側。以下、第１ノズルという）の径が外側の径よりも大きい。これは、液体流れの整流作用により、液体の直進性を高めるためである。一方、疑似吐出室２０の位置にはノズルは形成しない。また、内側の面（図１の場合には下面）にはオリフィス６となる細溝を設け、吐出室５及び疑似吐出室２０となる凹部とリザーバ７となる凹部とを連通させる。１８はダイヤフラムである。なお、ここではノズル１２を有するノズルプレート３を上面とし、ガラス基板２を下面として説明するが、実際に用いられる場合には、ノズルプレート３の方がガラス基板２よりも下面となることが多い。
【００２２】
図２は液滴吐出ヘッドの側面からの断面図である。ノズル１２のノズル孔から吐出させる液体を吐出室５で貯めておき、吐出室５の底壁である振動板４を撓ませることにより、吐出室５内の圧力を高め、ノズル孔から液滴を吐出させる。ここで、本実施の形態の振動板４は、高濃度のボロンドープ層で構成されている。これはアルカリ性水溶液でシリコンの異方性ウェットエッチングを行った場合、高濃度（約５×１０19ａｔｏｍｓ・ｃｍ-3以上）のボロン拡散領域で極端にエッチングレートが小さくなることを利用するためである。具体的には、吐出室５、疑似吐出室２０となる凹部を異方性ウェットエッチング法で形成する場合に、ボロンドープ層においてエッチングレートが極端に小さくなる、いわゆるエッチングストップ技術を用いて、振動板４の厚さ、吐出室５の容積を高精度に形成する。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。また、キャビティプレート１の少なくとも下面（ガラス基板２と対向する面）には、絶縁膜となるＴＥＯＳ（Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane：テトラエトキシシラン、珪酸エチル）膜１４を例えば、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法により０．１μｍ成膜する。これは、液滴吐出ヘッド（振動板４）を駆動させた時の絶縁破壊及び短絡を防止するためである。
【００２３】
１５は、ワイヤ２１を介して端子部１１と接続され、電極８に電荷の供給及び停止を制御する発振回路である。発振回路１５は例えば２０ｋＨｚで発振し、電極８に０Ｖと３０Ｖのパルス電位を印加して電荷供給を行う。この発振回路１５が駆動し、電極８に電荷を供給して正に帯電させると、振動板４は負に帯電し、静電気力により電極８に引き寄せられて撓む。これにより吐出室５の容積は広がる。そして、電極８への電荷供給を止めると振動板５は元に戻るが、そのとき吐出室５の容積も元に戻るから、その圧力により差分の液滴１６が吐出し、例えば記録対象となる記録紙１７に着弾することによって記録が行われる。また、キャビティプレート１のシリコン基板と発振回路１５とは、電極端子１９を介して電気的に接続される。また、２２は電極８の部分に異物等が混入しないようにするための封止部である。
【００２４】
図３は図２のＡ−Ａ’の矢視図である。図３は液滴吐出ヘッドの端部の一部を表したものである。吐出室５の壁の一部であり、各吐出室５間を仕切る隔壁の厚さ（幅）は、１つの液滴吐出ヘッドに搭載するノズル間隔が高密度になる程薄く（狭く）なる傾向にある。そして、隔壁が狭くなる程、ある吐出室５において、他の吐出室５での振動板４の駆動及び吐出室５内の液体に加わる圧力が隔壁を介して伝わりやすくなる（クロストークが発生しやすくなる）。伝わった圧力が吐出室５内の液体にも伝わると、その分、液体に加わる圧力も大きくなる。そのため、表１に示すように、隣接する吐出室が駆動しなかった場合に比べ、吐出速度が速くなり、液滴の吐出重量が多くなる。
【００２５】
表１は、発振回路１５の駆動電圧が３０Ｖ、駆動周波数が２０ｋＨｚ、第１ノズルのノズル径を１９μｍの条件とした場合の吐出速度及び吐出重量を測定したものである。両隣の振動板４を駆動させた場合、駆動させなかった場合、片隣の振動板４を駆動させた場合の３通りについて測定した。ただし、片隣の振動板４を駆動させた場合の吐出重量は、測定方法の関係で測定ばらつきが多くなってしまうので、提示していない。なお、この数値は傾向を示すものであり、液体速度及び液体重量の値は液体の種類によっても異なる。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
通常、両端の吐出室５では、片側の壁からこのような圧力が加わらない。そのため、表１にも示すように、他の吐出室５と比べて吐出性能が異なる。そこで、本実施の形態では、ノズル１２と連通していないこと以外は吐出室５と同じ環境で駆動する疑似吐出室２０を、両端の吐出室のさらに外側に設ける（液体も吐出室５と同じように疑似吐出室２０内に供給する）。このようにして両端の吐出室５もそれ以外の吐出室５と同じ圧力の条件にすることにより、両端の吐出性能のばらつきを構造的に解消する。ここで、疑似の凹部形成については、特開２００２−５２７０４号公報にも記載があるが、これはウェットエッチング時に端の凹部の精度が低くなることに鑑みて、実際に用いる凹部の精度を高めるために疑似を形成するものであり、ここで行おうとするものとは目的も考え方も異なる。
【００２８】
図４は第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドのキャビティプレート１の作製工程を表す図である。図４に基づいてキャビティプレート１をはじめとする液滴吐出ヘッド製造例について説明する。なお、実際には、シリコンウェハにより複数個分の液滴吐出ヘッドの部材を形成することとなるが、図４ではその一部分だけを表して説明する。
【００２９】
まず、キャビティプレート１となるシリコン基板５１（この時点では、通常ウェハ状である）の両面を研磨し、厚さを１４０μｍにする。そして、シリコン基板５１に付着した微小パーティクル（粒子等、大気中の浮遊物、人体からの発塵等）を洗浄するためのＳＣ−１洗浄（アンモニア水と過酸化水素水の混合液による洗浄）及びシリコン基板５１に付着した金属を洗浄するためのＳＣ−２洗浄（塩酸と過酸化水素水の混合液による洗浄）のコンビネーション洗浄を行い、加工精度に影響を与える異物の除去を行う（図４（ａ））。ここで、特にパーティクルや金属を除去できるのであれば、洗浄方法はＳＣ−１洗浄やＳＣ−２洗浄に限る必要はない。
【００３０】
洗浄した後、シリコン基板５１を熱酸化炉に入れ、酸素及び水蒸気雰囲気中で例えば摂氏１０７５℃、４時間の条件で熱酸化処理を施してシリコン基板５１表面に１．２μｍの酸化膜５２を成膜する（図４（ｂ））。ここで、シリコン基板５１を熱酸化炉内に投入し、取出しするタイミングは、熱酸化炉内が摂氏８００℃（又はそれ以上）の時に行う。その後、シリコン基板５１膜側に、吐出室５、疑似吐出室２０及びリザーバ７を形成するためのレジストパターニングを施す。そして、フッ酸系エッチング液で酸化膜５２のエッチングを行う。その後、レジストを剥離するとパターニングされた酸化膜５２ができる（図４（ｃ））。
【００３１】
次にボロンドーブ層を形成する面５３（以下、面５３という）に成膜されている酸化膜５２を剥離する。そこで、面５３の反対の面５４（以下、裏面５４という）にレジストをコーティングする。そのレジストを保護膜として、面５３側の酸化膜５２をフッ酸系エッチング液でエッチングする。その後、レジストを剥離する（図４（ｄ））。
【００３２】
面５３に付着している異物を除去するため、再度ＳＣ−１洗浄及びＳＣ−２洗浄を行った後、面５３をＢ2 Ｏ3 を主成分とする固体の拡散源に対向させ、石英ボードにセットする。そして、縦型炉にその石英ボートをセットし、炉内を窒素雰囲気にして温度を摂氏１０５０℃に上昇させて６時間保持し、ボロン（ホウ素）をシリコン基板５１中に拡散させ、ボロンドーブ層５５（ボロンの濃度は、１．０×１０20ａｔｏｍｓ・ｃｍ-3である。）を形成する（図４（ｅ））。ここでも、シリコン基板５１を炉内に投入し、取出しするタイミングは、炉内の温度が摂氏８００℃（又はそれ以上）の時に行う。
【００３３】
ボロンドーブ層５５のシリコン基板５１表面にはボロン化合物が形成される。これを酸素及び水蒸気雰囲気中で、例えば摂氏６００℃の条件で１時間３０分酸化させ、Ｂ2 Ｏ3 ＋ＳｉＯ2 に化学変化させる。Ｂ2 Ｏ3 ＋ＳｉＯ2 となることにより、フッ酸水溶液でのエッチングを行うことができる。そして、裏面５４に保護膜となるレジストをコーティングした後、Ｂ2 Ｏ3 ＋ＳｉＯ2 をフッ酸水溶液でエッチングして除去する。その後レジストを剥離する。
【００３４】
次に、プラズマＣＶＤにより、成膜時の処理温度が摂氏３６０℃、高周波出力が７００Ｗ、圧力が３３．３Ｐａ（２５０ｍＴｏｒｒ）、ガス流量が、ＴＥＯＳ流量１００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件でＴＥＯＳ膜をボロンドープ層表面に３．０μｍ成膜する（図４（ｆ））。そして、シリコン基板５１を３５重量パーセントの濃度の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液に浸し、パターニングしていない部分の厚さが約１０μｍになるまでウェットエッチングを行う（図４（ｇ））。その後、さらにシリコン基板５１を３重量パーセントの濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、ボロンドーブ層５５が現れてエッチングストップとみなすことができるまでエッチングを続ける（図４（ｈ））。このボロンドーブ層５５が、吐出室５及び疑似吐出室２０の振動板４となる。このように２種類の濃度の異なる水酸化カリウム水溶液を用いたエッチングを行うことによって、振動板４の面荒れを抑制することができる。
【００３５】
そして、フッ酸水溶液で酸化膜５２をエッチングする（図４（ｉ））。次に圧力が６６．７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、Ｏ2 流量が１０００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）、高周波出力が２５０Ｗ、処理温度が摂氏３６０℃、処理時時間が１分間の条件でＯ2 プラズマ処理を施す。その後、プラズマＣＶＤによりＴＥＯＳ膜１４をシリコン基板５１全面に成膜する。成膜時の処理温度が摂氏３６０℃、高周波出力が２５０Ｗ、圧力が６６．７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、ガス流量が、ＴＥＯＳ流量１００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で０．１μｍ成膜する（図４（ｊ））。このようにＴＥＯＳ膜１４成膜前にＯ2 プラズマ処理を施すことにより、シリコン基板５１表面がクリーニングされ、ＴＥＯＳ膜１４の絶縁耐圧の均一性を向上させることができる。その後、窒素雰囲気中、処理温度が摂氏１０００℃、処理時間が１時間の条件でＴＥＯＳ膜１４上にアニール処理を施す。アニール処理を行い、高温にさらすことでＴＥＯＳ膜１４の緻密性を向上させ、絶縁耐圧をさらに向上させることができる。
【００３６】
次にガラス基板２の処理について説明する。まず、ガラス基板２の表面にＣｒの膜を０．０３μｍ形成する。その上に、さらにＡｕの膜を０．０７μｍ形成する。そして、その膜の上にキャビティプレート１の振動板４とほぼ同じ間隔、形状になるような凹部９や電極部の溝を設けるためのフォトレジストパターンを形成する。その後、ヨウ素ヨウ化カリウム等のＡｕエッチング液及び硝酸第２セリウムアンモニウム等のＣｒエッチング液でエッチングを行う。このエッチングにより露出しているＡｕ／Ｃｒの膜は除去される。その後、フォトレジストパターンを除去し、フッ酸系エッチング液でエッチングを行うと、ガラス基板２のＡｕ／Ｃｒの膜を除去した部分がエッチングされ、凹部９が形成される。その後、ヨウ素ヨウ化カリウム等のＡｕエッチング液及び硝酸第２セリウムアンモニウム等のＣｒエッチング液でエッチングを行い、Ａｕ／Ｃｒの膜を完全に除去した後、マスクを行った上でスパッタ法によるスパッタリングを行って、電極部となるＩＴＯを成膜する。そして電極部の溝内部にのみＩＴＯを残すためのフォトレジストパターンを形成し、硝酸と塩酸の混合液でＩＴＯのエッチングを行う。
【００３７】
次にノズルプレート３の処理について説明する。シリコン基板に、成膜した酸化膜にパターニングを行う。ここで、ノズルを２段階で形成するために、ハーフエッチングを行う。そして、ＩＣＰドライエッチング又は上記のようなウェットエッチングを施すことにより、吐出室５の位置に合わせて２段のノズル１２を形成し、ノズル孔を開ける。また、ノズル形成と同時又は別のエッチング工程によってオリフィス６となる細溝及びダイヤフラム１８を形成する。
【００３８】
このようにして作製したキャビティプレート１、ガラス基板２及びノズルプレート３を接合して得られる接合体をダイシングによって切断し、さらに、発信回路１５と端子部１１、電極端子１９とをワイヤ２１で電気的に接続して液滴吐出ヘッドができる。また、電極８に異物等が混入して駆動に影響を与えないように、封止部２２で封止を行う。ここで、上述の製造方法は一例であり、例えばキャビティプレート１と電極基板２とを先に接合させた上で、キャビティプレート１上の部材形成を行うような工程で液滴吐出ヘッドを製造してもよい。
【００３９】
以上のように第１の実施の形態によれば、両端の吐出室５のさらに外側の部分に、連通するノズル１２を有しない１又は複数の疑似吐出室２０を備えるようにしたので、疑似吐出室２０において他の吐出室５と同様に液体を充たし、振動板４を駆動させることで、両端の吐出室５についても加圧について同条件で液滴を吐出させることができ、他の吐出室５の吐出性能と同じレベルの性能を得ることができる。したがって、各振動板４を制御して吐出性能を調整するという複雑な作業を行うことなく、吐出性能のばらつきの少ない液滴吐出ヘッドを、構造的に製造でき、得ることができる。なお、１つの液滴吐出ヘッドに備えられる疑似吐出室２０の数は、吐出室５の数に比べるとそれほど多くないので、１つのウェハで製造できる液滴吐出ヘッドの数にほとんど影響を与えずにすみ、生産性を損なうこともない。
【００４０】
実施の形態２．
図５は本発明の第２の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの断面の一部を表す図である。図５において３１は端部の吐出室５と疑似吐出室２０との間の隔壁である。本実施の形態では、吐出室５間の隔壁よりも隔壁３１を薄く形成している。第１の実施の形態では、疑似吐出室２０について、連通するノズルを有していないこと以外は吐出室５と同じ条件という前提に基づいて説明した。そのため、吐出室５間の隔壁と端部の吐出室５と疑似吐出室２０との間の隔壁とを同じ厚さで形成した。
【００４１】
ここで、吐出室５は液体の流入に対し、ノズル孔から空気を逃がすことができる。一方、疑似吐出室２０はノズル（ノズル孔）と連通しておらず、空気が逃げないので、通常の吐出室５に液体を充填する場合と同じ方法では、リザーバ７からオリフィス６を介して疑似吐出室２０に流れる液体は疑似吐出室２０を充たさない。場合によっては疑似吐出室２０には全く液体が流入しないこともある。これに対しては例えば液滴吐出ヘッドの製造工程において、あらかじめ液体を疑似吐出室２０内に充填しておくこと等で対処できる。例えば、疑似吐出室２０と連通するノズルを形成しておき、液体を充填した後にノズル孔を塞ぐことにより充填することができる。また、キャビティプレート１に形成した凹部に液体をできる限り流入させておいてからキャビティプレート１とノズルプレート３とを接合（接着）することもできる。
【００４２】
ここで、本発明が、両端の吐出室５とそれ以外の吐出室５との間で、クロストークに影響される圧力のばらつきをなくすことを目的としていることから考えると、隔壁３１を介して端部の吐出室５が受ける圧力が、他の吐出室５が隔壁から受ける圧力と同じであれば、疑似吐出室２０を吐出室５と同じ構造でなくてもよい。そこで、ここでは隔壁３１を他の吐出室５間の隔壁よりも薄く形成する等、隔壁３１の厚さ（幅）を調整する。これにより、例えば隔壁３１を薄くすることによって剛性（コンプライアンス）を他の隔壁と同じにし、同じ静電力に対して変形を大きくすることで、他の吐出室５での振動板４の駆動及び吐出室５内の液体に加わる圧力と同じ圧力が伝わるようにする。
【００４３】
以上のように、第２の実施の形態によれば、他の吐出室５での振動板４の駆動及び吐出室５内の液体に加わる圧力と同じ圧力が伝わるように隔壁３１の厚さを調整することにより、疑似吐出室２０を必ずしも吐出室５と同じ構造にしなくてもよく、自由な設計が可能となる。
【００４４】
実施の形態３．
上述した実施の形態では、フェイス吐出型の液滴吐出ヘッドについて説明したが、本発明ではこれに限定するものでなく、液滴吐出ヘッドの側面からの吐出を行う、いわゆるエッジ吐出型の液滴吐出ヘッドにも適用することができる。
【００４５】
実施の形態４．
上述の実施の形態では、圧電素子を用いて液体を加圧し、ノズル孔から液滴を吐出する、いわゆるピエゾ方式の液滴吐出ヘッドにも適用することができる。また、上述の実施の形態では、吐出室５におけるクロストークの影響について説明したが、流路において液体を加圧する液滴吐出ヘッドについても、クロストークの影響は少なからずあるものと考えられる。そのため、液体に加温して気体発生による圧力で吐出するサーマル方式等、他の加圧による吐出を行う方式の液滴吐出ヘッドに対しても本発明の構造を適用することができる。
【００４６】
実施の形態５．
図６は上述の実施の形態で製造した液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出方式（インクジェット方式）の記録（印刷）装置の主要な構成手段を表す図である。この記録装置はいわゆるシリアル型の装置である。図６において、印刷装置は、被印刷物であるプリント紙１１０が支持されるドラム１１１と、プリント紙１１０に液体を吐出し、記録を行う、上述の実施の形態で説明した液滴吐出ヘッド１１２とで主に構成される。また、図示していないが、液滴吐出ヘッド１１２に液体を供給するための液体タンクがある。プリント紙１１０は、ドラム１１１の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ１１３により、ドラム１１１に圧着して保持される。そして、送りネジ１１４がドラム１１１の軸方向に平行に設けられ、液滴吐出ヘッド１１２が保持されている。送りネジ１１４が回転することによって液滴吐出ヘッド１１２がドラム１１１の軸方向に移動するようになっている。
【００４７】
一方、ドラム１１１は、ベルト１１５等を介してモータ１１６により回転駆動される。また、プリント制御手段１１７は、印画データ及び制御信号に基づいて送りネジ１１４、モータ１１６を駆動させ、また、ここでは図示していないが、液滴吐出ヘッド１１２に接続された発振回路を駆動させて振動板を振動させる制御をしながら印刷を行わせる。
【００４８】
以上のように第５の実施の形態によれば、上述の実施の形態１〜４で得られた液滴吐出ヘッドを用いて記録装置を構成するようにしたので、着弾ずれ、スポット径のばらつきを小さくして、質の高い記録（印刷）を行うことができる。また、ノズル、吐出室等の間隔を狭くすることができ、さらに高解像度の記録（印刷）をすることができる。
【００４９】
実施の形態６．
上記の第５の実施の形態では、本発明の液滴吐出ヘッドを備えた印刷装置により印刷する例を示したが、本発明はこれに限定するものではない。例えば、本発明の液滴吐出ヘッドを電界発光基板製造装置に備え、有機又は無機の電界発光素子となる材料を含んだ液体を基板上に吐出させ、定着させることにより電界発光基板を製造することができる。ここで、高分子の材料では蒸着法を用いることができないので、液滴吐出による製造が特に有効である。また、生体分子を含む溶液を吐出する装置に備えることにより、ＤＮＡ（Deoxyribo Nucleic Acids ：デオキシリボ核酸）、タンパク質等の生体分子のマイクロアレイを製造したり、生体に関する検査をしたりするための装置を得ることができる。また、液晶等を用いた表示装置に用いられるカラーフィルタの製造装置を得ることができる。これらの装置は、業務用途として使われることが多い関係上、特に各ノズル間の吐出性能のばらつきが少ないことが要求されるが、本発明の液滴吐出ヘッドを備えたこれらの装置はその要求を満たすことができる。また、染料の吐出等、他のあらゆる工業用途、家庭用途に、上述の実施の形態の液滴吐出ヘッドを備えた装置を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。
【図２】液滴吐出ヘッドの側面からの断面図である。
【図３】Ａ−Ａ’の矢視図である。
【図４】液滴吐出ヘッドのキャビティプレート１の作製工程を表す図である。
【図５】第２の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの断面の一部を表す図である。
【図６】液滴吐出印刷装置の主要な構成手段を表す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  キャビティプレート、２  ガラス基板、３  ノズルプレート、４  振動板、５  吐出室、６  オリフィス、７  リザーバ、８  電極、９  凹部、１０  リード部、１１  端子部、１２  ノズル孔、１３  液体供給口、１４  ＴＥＯＳ膜、１５  発振回路、１６  液滴、１７  記録紙、１８  ダイヤフラム、１９  電極端子、２０  疑似吐出室、２１  ワイヤ、２２  封止部、３１  隔壁、５１：シリコン基板、５２  酸化膜、５３  面、５４  裏面、５５  ボロンドープ層、１１０  プリント紙、１１１  ドラム、１１２  液滴吐出ヘッド、１１３  紙圧着ローラ、１１４  送りネジ、１１５  ベルト、１１６  モータ、１１７  プリント制御手段。
【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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