(57)【要約】      （修正有）【課題】電極ガラス基板とシリコンキャビティ基板との間に形成されるギャップ内を封止する第１封止を、電極ガラス基板とシリコンキャビティ基板とを陽極接合すると同時に実行するようにした液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法を提供する。【解決手段】液滴吐出ヘッド１００は、キャビティ基板１と、電極部（個別電極８、リード部１０及び端子部１１）が形成されたガラス基板２と、ノズル基板３とを備え、ガラス基板には、個別電極８及びリード部１０を形成するための複数の凹部９と、端子部１１を形成するための凹面２６とを形成し、封止材で形成された凸部（第１封止部）を、凹面２６側の凹部９内におけるリード部１０上に設けた。【選択図】図１
2007290272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底壁が振動板を形成し液滴を溜めて吐出させる複数の吐出室が形成されたキャビティ基板と、
前記振動板にギャップを隔てて対向し該振動板を駆動する複数の個別電極、前記個別電極へ駆動信号を供給するための発振回路に接続させる複数の端子部及び前記個別電極と前記端子部とを接続する複数のリード部が形成されたガラス基板と、
前記吐出室から移送される液滴を吐出するノズル孔が形成されたノズル基板とを備えた液滴吐出ヘッドであって、
前記ガラス基板には、
前記個別電極及び前記リード部を形成するための複数の凹部と、前記端子部を形成するための凹面とを形成し、
封止材で形成された凸部を、前記凹面側の前記凹部内における前記リード部上に設けた
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記凸部を、
前記凹部内であって前記凹面にはみださないように形成した
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】
前記凸部を無機材料からなる封止材で形成した
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記無機材料がＳＯＧである
ことを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記個別電極、前記リード部及び前記端子部をＩＴＯで形成した
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを搭載した
ことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項７】
底壁が振動板を形成し液滴を溜めて吐出させる複数の吐出室を含む液体流路が形成されたシリコン基板と、前記振動板にギャップを隔てて対向し該振動板を駆動する複数の個別電極、前記個別電極へ駆動信号を供給するための発振回路に接続させる複数の端子部及び前記個別電極と前記端子部とを接続する複数のリード部が形成されたガラス基板とを接合した後、前記シリコン基板に前記液体流路を形成する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記個別電極及び前記リード部を形成するための複数の凹部を前記ガラス基板に形成し、
前記凹部に、前記個別電極及び前記リード部を形成し、
前記リード部を形成する前記凹部に封止材で形成された凸部をあらかじめ形成し、
その後、前記シリコン基板と前記ガラス基板とを接合すると同時に、前記凸部が前記シリコン基板と接合して、前記ギャップを封止する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記ガラス基板の前記凹部内に封止材となるＳＯＧをスピンコートし、
前記凸部となる部分以外のＳＯＧを除去することにより該凸部を形成する
ことを特徴とする請求項７に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記ガラス基板には、
外気と連通して、各凹部を繋ぐ気相処理溝を前記凹部と同時に形成し、
前記気相処理溝には、封止材によって前記ギャップを封止するための封止部を形成し、
前記ギャップを、前記凸部で封止した後に、前記封止部で封止する
ことを特徴とする請求項７または８に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記請求項７〜９のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を含む
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、インクやその他の液体を吐出する液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法に関し、特にキャビティ基板とガラス基板との間に形成されるギャップをキャビティ基板とガラス基板との接合と同時に封止する液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコン等を加工して微小な素子等を形成する微細加工技術（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）が急激に進歩している。この微細加工技術により形成される微細加工素子には、たとえば、液滴吐出方式のプリンタのような記録（印刷）装置で用いられている液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）やマイクロポンプ、光可変フィルタ、モータのような静電アクチュエータ、圧力センサ等がある。
【０００３】
この静電アクチュエータを搭載した静電駆動式のインクジェットヘッドでは、インク吐出性能の信頼性を高くすると共に、高解像度画像の高速印刷、インクジェットヘッドの小型化（省スペース化）、製造に要するコストの低減、静電アクチュエータの高密度化及びインクの吐出特性の安定化が要求されている。このような要求を実現するために、シリコンキャビティ基板を電極ガラス基板に陽極接合した後に、シリコンキャビティ基板を薄板加工してインクジェットヘッドを製造することが提案されてきた。
【０００４】
この陽極接合は、たとえば、底壁が振動板である吐出室等のキャビティを形成するためのシリコンキャビティ基板と、この振動板を駆動させるための電極（個別電極）がパターン形成された電極ガラス基板とを摂氏３６０℃に加熱した後、電極ガラス基板を負極側と接続し、シリコンキャビティ基板を正極側と接続して、８００Ｖの電圧を印加することで行われる。この陽極接合によって、シリコンキャビティ基板と電極ガラス基板とが原子レベルで接合されることになる。
【０００５】
また、このようなインクジェットヘッドは、インクジェットヘッド駆動時において、振動板の個別電極への貼り付き等を防止するために、シリコンキャビティ基板と電極ガラス基板との間に形成されるギャップ内を気密に封止することが要求されている。そのために、個別電極単位の封止（以下、第１封止と称する）を行なった後、ギャップ内の気相処理（脱水処理及び疎水処理）を行ない、気相処理溝の封止（以下、第２封止と称する）を行うという手順で、ギャップの気密封止を行っていた。
【０００６】
そのようなものとして、「静電アクチュエータであるインクジェットヘッドの振動室に連通している通路に封止用接着剤が溜まる封止溜まり部が形成され、振動室の間隔に比較して１００倍以上に深い封止溜まり部を通路に形成することで、封止溜まり部で確実に封止用接着剤の侵入を停止させることができ、封止用接着剤が振動室に侵入することはない」ようにした静電アクチュエータが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、「一方の面にノズルに連通する流路及び振動板が形成され、他方の面に絶縁膜が形成された第１基板と、前記第１基板に接合され前記振動板とギャップを介して対向する個別電極が配線された第２基板とを備え、前記絶縁膜は、前記振動板に対応した部分が他の部分より薄く形成されており、前記個別電極は、前記個別電極の表面と前記第２基板の基材表面とが同一面を構成するよう形成されており、前記ギャップが前記絶縁膜と前記第２基板とにより封止されている」液滴吐出ヘッドが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−３０４６８５号公報（第３頁及び第１図）
【特許文献２】特開２００６−８２３８０号公報（第５頁及び第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載の静電アクチュエータは、封止溜まり部で確実に封止用接着剤の侵入を停止させ、安定的に気密封止することが可能で、信頼性の高いものとなっている。しかしながら、封止溜まり部に封止用接着剤を流し込むための封止代及び封止材侵入経路を確保しなければならず、静電アクチュエータの小型化が困難であった。つまり、この静電アクチュエータを搭載したインクジェットヘッドの小型化（省スペース化）の要求に応えることができるものではなかった。
【００１０】
特許文献２に記載の液滴吐出ヘッドは、シリコンキャビティ基板と電極ガラス基板との間に形成されるギャップ内を絶縁膜を利用して封止するようにしている。このようにギャップを封止すれば、封止用接着剤を流し込むための封止代及び封止材侵入経路を確保しなくて済み、ヘッドチップサイズの小型化及び低コスト化を実現することが可能となる。しかしながら、シリコンキャビティ基板に形成する絶縁膜と電極ガラス基板に形成する個別電極との密着性が悪く、封止不良を引き起こしてしまう可能性がある。
【００１１】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、電極ガラス基板とシリコンキャビティ基板との間に形成されるギャップ内を封止する第１封止を、電極ガラス基板とシリコンキャビティ基板とを陽極接合すると同時に実行するようにした液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、底壁が振動板を形成し液滴を溜めて吐出させる複数の吐出室が形成されたキャビティ基板と、振動板にギャップを隔てて対向し該振動板を駆動する複数の個別電極、個別電極へ駆動信号を供給するための発振回路に接続させる複数の端子部及び個別電極と端子部とを接続する複数のリード部が形成されたガラス基板と、吐出室から移送される液滴を吐出するノズル孔が形成されたノズル基板とを備えた液滴吐出ヘッドであって、ガラス基板には、個別電極及びリード部を形成するための複数の凹部と、端子部を形成するための凹面とを形成し、封止材で形成された凸部を、凹面側の凹部内におけるリード部上に設けたことを特徴とする。
【００１３】
したがって、凸部を凹部内にだけ形成することができるので、封止用接着剤等の封止材を流し込むための封止代及び封止材侵入経路を形成しなくて済む。すなわち、封止代及び封止材侵入経路を形成しない分だけ、液滴吐出ヘッドの小型化（省スペース化）を実現することが可能となる。また、封止代及び封止材侵入経路を形成しなくても、ガラス基板とキャビティ基板との間に形成されるギャップを安定的に気密封止できる。したがって、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを提供することが可能となる。
【００１４】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、凸部を、凹部内であって凹面にはみださないように形成したことを特徴とする。こうすることによって、端子部が形成されている凹面の面積を小さくすることができると共に、ギャップを高精度に密閉することができる。すなわち、液滴吐出ヘッドの小型化を実現しつつ、ギャップの封止不良を引き起こさないので、信頼性及び安定性の高い液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【００１５】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、凸部を無機材料からなる封止材で形成したことを特徴とする。つまり、特別な封止材を使用することなく、ギャップを高精度に封止でき、封止材が凹面にはみだすことがないために液滴吐出ヘッドの小型化を実現することができる。また、無機材料であれば比較的容易に入手でき、取り扱いも容易であるので、液滴吐出ヘッドの製造に要する手間及び費用を低減することができる。
【００１６】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、無機材料がＳＯＧであることを特徴とする。つまり、ＳＯＧを利用して凸部を形成するので、取り扱いが比較的容易であり、難しい作業を要することなく封止（第１封止）作業をすることができる。また、ＳＯＧであれば容易に入手可能であるので、液滴吐出ヘッドの製造コストを低減することが可能となる。したがって、製造に要する手間及び製造に要する費用を更に低減できる。
【００１７】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、個別電極、リード部及び端子部をＩＴＯで形成したことを特徴とする。したがって、たとえば陽極接合後において、放電したかどうかの確認を容易に行うことが可能となっている。また、スパッタ法を使用して凹部及び凹面に個別電極、リード部及び端子部を一体化して形成することもでき、複雑な製造工程を要する手間を省略できる。また、本発明に係る液滴吐出装置は、上述の液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする。したがって、上述の静電アクチュエータの効果及び液滴吐出ヘッドの効果をすべて有している。
【００１８】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、底壁が振動板を形成し液滴を溜めて吐出させる複数の吐出室を含む液体流路が形成されたシリコン基板と、振動板にギャップを隔てて対向し該振動板を駆動する複数の個別電極、個別電極へ駆動信号を供給するための発振回路に接続させる複数の端子部及び個別電極と端子部とを接続する複数のリード部が形成されたガラス基板とを接合した後、シリコン基板に液体流路を形成する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、個別電極及びリード部を形成するための複数の凹部をガラス基板に形成し、凹部に、個別電極及び前記リード部を形成し、リード部を形成する凹部に封止材で形成された凸部をあらかじめ形成し、その後、シリコン基板とガラス基板とを接合すると同時に、凸部がシリコン基板と接合して、ギャップを封止することを特徴とする。
【００１９】
したがって、シリコン基板とガラス基板との陽極接合と同時に、個別電極単位でのギャップの封止（第１封止）ができ、封止用接着剤を流し込むための封止代及び封止材侵入経路を形成しなくて済み、液滴吐出ヘッドの小型化（省スペース化）を実現することが可能となる。また、封止代及び封止材侵入経路を形成しなくても、ガラス基板とキャビティ基板との間に形成されるギャップを安定的に気密封止できる。したがって、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを提供することが可能となる。
【００２０】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、ガラス基板の凹部内に封止材となるＳＯＧをスピンコートし、凸部となる部分以外のＳＯＧを除去することにより該凸部を形成することを特徴とする。つまり、ＳＯＧを利用して凸部を形成するので、取り扱いが比較的容易であり、難しい作業を要することなく封止（第１封止）作業をすることができる。また、ＳＯＧであれば容易に入手可能であるので、液滴吐出ヘッドの製造コストを低減することが可能となる。また、ギャップを高精度に密閉することができ、封止不良を引き起こすことなく、信頼性及び安定性の高い液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【００２１】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、ガラス基板には、外気と連通して、各凹部を繋ぐ気相処理溝を凹部と同時に形成し、気相処理溝には、封止材によってギャップを封止するための封止部を形成し、ギャップを、凸部で封止した後に、封止部で封止することを特徴とする。こうすることによって、ギャップを高精度に封止することができる。本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上述の液滴吐出ヘッドの製造方法を含むことを特徴としている。したがって、上述の液滴吐出ヘッドの製造方法の効果をすべて有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッド１００を分解した状態を示す分解斜視図である。なお、この液滴吐出ヘッド１００は、静電気力により駆動される静電駆動方式の静電アクチュエータの代表として、ノズル基板の表面側に設けられたノズル孔から液滴を吐出するフェイスイジェクトタイプの液滴吐出ヘッドを表している。図１に基づいて、液滴吐出ヘッド１００の構成について説明する。
【００２３】
図１に示すように、この液滴吐出ヘッド１００は、主にシリコン製のキャビティ基板１（シリコンキャビティ基板）、ガラス基板２（電極ガラス基板）、及びシリコン製のノズル基板３が順に積層されるように接合された３層構造として構成されている。つまり、キャビティ基板１をガラス基板２とノズル基板３とが上下から挟む構造となっている。ここでは、液滴吐出ヘッド１００が３層構造である場合を例に説明するが、これに限定するものではない。たとえば、液滴吐出ヘッド１００がガラス基板、キャビティ基板、リザーバ基板及びノズル基板からなる４層構造であってもよい。
【００２４】
［キャビティ基板１］
キャビティ基板１は、たとえば厚さ約５０μｍ（マイクロメートル）の（１１０）面方位のシリコン単結晶基板（以下、単にシリコン基板と称する）で構成されている。このシリコン基板にドライエッチングまたは異方性ウエットエッチングのいずれかあるいは双方を行い、キャビティ基板１の各部材である、液滴が保持されて吐出圧が加えられる複数の吐出室（圧力室）５、各ノズル共通に吐出する液滴を貯めておくためのリザーバ７等の流路が形成される。なお、吐出室５の底面を構成する底壁は可撓性を有し、変形可能な振動板４として作用する。また、吐出室５は、図１の紙面手前側から紙面奥側にかけて平行に並んで形成されているものとする。
【００２５】
また、キャビティ基板１の下面（ガラス基板２と対向する面）には、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によってＴＥＯＳ（ＴｅｔｒａＥｔｈｙｌ  Ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ：テトラエトキシシラン、珪酸エチル）からなる厚さ０．１μｍの絶縁膜（シリコン酸化膜）１４を成膜する（図２（ａ）参照）。なお、ここでは、絶縁膜１４がＴＥＯＳからなる場合を例に示しているが、これに限定するものではない。
【００２６】
この絶縁膜１４は、液滴吐出ヘッド１００を駆動させたときにおける絶縁破壊や短絡を防止するためのものである。また、キャビティ基板１の上面（ノズル基板３と対向する面）にも、図示省略の液体保護膜となるＳｉＯ2 膜（ＴＥＯＳ膜を含む）を、プラズマＣＶＤ法又はスパッタ法により成膜するとよい。液体保護膜を成膜することによって、インク等の液体で流路が腐食されるのを防止できるからである。この液体保護膜の応力とキャビティ基板１の下面に成膜した絶縁膜１４の応力とを相殺させ、振動板４の反りを小さくできるという効果もある。
【００２７】
キャビティ基板１には、さらにキャビティ基板１の外部電極端子としての共通電極１９が形成されているほか、ガラス基板２の外部機器との接続部（端子部１１）に対応した部分が電極取り出し口２５として開口され形成されている。この共通電極１９は、発振回路２２（図２参照）から振動板４に個別電極８と反対の極性の電荷を供給する際の端子となるものである。また、キャビティ基板１に形成される吐出室５及びリザーバ７は、（１１０）面方位のシリコン基板に異方性ウエットエッチングを行って形成するため、鋸歯形状をしている。さらに、キャビティ基板１のリザーバ７には、ガラス基板２に設けられたインク供給口１３と連通するようにインク供給口１３が設けられている。
【００２８】
［ガラス基板２］
ガラス基板２は、厚さ約１ｍｍであり、キャビティ基板１の振動板４側に接合されるようになっている。このガラス基板２となるガラスには、たとえばホウ珪酸系の耐熱硬質ガラスを用いるとよい。ガラス基板２には、キャビティ基板１に形成される各吐出室５に対応させて、深さ約０．２μｍの凹部９がエッチングにより複数形成されている。この凹部９のパターン形状は、その内部に個別電極（電極）８及びリード部１０を設けるので、それらの形状よりも少し大きめに作製するとよい。
【００２９】
また、ガラス基板２には、端子部１１を設けるための凹面２６がエッチングにより深さ約０．２μｍとして形成されている。この凹面２６は、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｉｎｇ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）２７を実装するためのＦＰＣ実装部としての役目を果たすようになっている（図２参照）。この凹面２６において、端子部１１上にＦＰＣ２７を実装して、発振回路２２と接続するようになっている（以下、個別電極８、リード部１０及び端子部１１を合わせて電極部４５と称する）。
【００３０】
さらに、ガラス基板２には、ギャップ１６内の気相処理（脱水処理及び疎水処理）を行うための気相処理溝４６がエッチングのより深さ約０．２μｍとして形成されている。この気相処理溝４６は、外気と連通し、各凹部９を繋ぐように形成されている（図３参照）。なお、気相処理は、ギャップ１６内の水分除去を行なった後に、疎水処理をするように実行される。
【００３１】
また、ガラス基板２におけるリード部１０が形成される凹部９の端子部１１側の端部には、凸部である第１封止部４１（図示省略）があらかじめ形成されているものとする（図４参照）。この第１封止部４１を無機材料からなる封止材で封止することによって個別電極８単位の封止（第１封止）が行われることになる。後に詳述するが、この無機材料には、ＳＯＧを用いることが望ましい。
【００３２】
この実施の形態では、凹部９、凹面２６及び気相処理溝４６の深さがエッチングによって約０．２μｍとして形成している場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、電極部４５やＦＰＣ２７の厚さに応じて、変更可能になっている。つまり、電極部４５やＦＰＣ２７を所望の厚さにすることを可能にしているので、それに併せて凹部９、凹面２６及び気相処理溝４６の深さを調整するとよい。
【００３３】
この実施の形態では、凹部９及び凹面２６内部に設ける電極部４５の材料として、酸化錫を不純物としてドープした透明のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：インジウム錫酸化物）を用い、たとえば０．１μｍの厚さにスパッタ法を用いて成膜するものとする。このとき、等電位接点２４となるＩＴＯパターンも同時に成膜しておくようにする。このようにＩＴＯで電極部４５を作製すると、透明なので放電したかどうかの確認が行いやすく、また等電位接点２４も同時に成膜できるという利点がある。なお、この実施の形態では、電極部４５をＩＴＯで作製した場合を例に示したが、これに限定するものではなく、クロム等の金属等で作製してもよい。
【００３４】
キャビティ基板１とガラス基板２とを接合すると、振動板４と個別電極８との間に振動板４の動作空間となるギャップ（空隙）１６が形成される。このギャップ１６は、凹部９の深さ、及び個別電極８の厚さにより決まることになる。このギャップ１６は、液滴吐出ヘッド１００の吐出特性に大きく影響するため、厳格な精度管理が要求される。なお、この実施の形態では、凹部９の深さが０．２μｍであり、個別電極８の厚さが０．１μｍであるので、ギャップ１６は０．１μｍである。
【００３５】
このギャップ１６は、各振動板４に対向する位置に細長い一定の深さを有するように形成されている。なお、ギャップ１６は、ガラス基板２に凹部９を形成する他に、キャビティ基板１となるシリコン基板に凹部を形成したり、スペーサを挟むことによって設けたりすることも可能である。また、個別電極８は、一定の間隔の隙間をもって振動板４に対向しており、ギャップ１６の底面に沿ってガラス基板２の末端（リード部１０及び端子部１１）まで伸びている。さらに、ガラス基板２には、リザーバ７と連通するインク供給口１３が設けられている。
【００３６】
［ノズル基板３］
ノズル基板３は、たとえば厚さ約１８０μｍのシリコン基板を主要な材料として構成されている。そして、ガラス基板２とは反対の面でキャビティ基板１と接合している。ノズル基板３の上面には、吐出室５と連通するノズル孔１２が複数形成されている。下面にはオリフィス６を設け、吐出室５とリザーバ７とを連通させる。各ノズル孔１２は、吐出室５から移送された液滴を外部に吐出するようになっている。なお、ノズル孔１２を複数段（たとえば、２段）で形成すると、液滴を吐出する際の直進性の向上が期待できる（図２参照）。
【００３７】
ここでは、ノズル孔１２を有するノズル基板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、ノズル基板３の方がガラス基板２よりも下面となることが多い。なお、実施の形態では、ノズル基板３にオリフィス６が形成されている場合を例に示しているが、キャビティ基板１にオリフィス６を形成するようにしてもよい。また、ノズル基板３には、振動板４によりリザーバ７側の液体に加わる圧力を緩衝するためのダイアフラム１８が形成されている。
【００３８】
図２は、液滴吐出ヘッド１００の断面構成を示す縦断面図である。図２（ａ）は、吐出室５を長手方向に割断した部分を示す断面図であり、図２（ｂ）は、等電位接点部分を拡大した状態を示す断面図である。吐出室５は、ノズル孔１２から吐出させるインク等の吐出液体を溜めておくものであり、吐出室５の底壁を構成する振動板４の変形を利用し、吐出室５内の圧力を高めて、ノズル孔１２から液滴２０を吐出させる作用を果たす。この実施の形態では、振動板４は、高濃度のボロンをシリコン基板に拡散したボロンドープ層で構成され、その表面にＴＥＯＳからなる絶縁膜１４を被覆している。
【００３９】
所望の厚さの振動板４を形成するためには、同じだけの厚さのボロンドープ層をキャビティ基板１となるシリコン基板に形成すればよい。これは、アルカリ性水溶液でシリコンの異方性ウエットエッチングを行った場合、ボロンをドーパントとしたときには高濃度（５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以上）の領域で極端にエッチングレートが小さくなるという性質を利用したものである。つまり、吐出室５、リザーバ７を異方性ウエットエッチングで形成する場合に、ボロンドープ層が露出するとエッチングレートが極端に小さくなることを利用した、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の容積を高精度で形成することができる。
【００４０】
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、実際のウエ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ことである。また、リザーバ７は、図示省略のインクタンクからインク供給口１３を介して供給されるインク等の液滴２０を貯めておくものである。ノズル基板３の下面にはオリフィス６が形成されており、吐出室５とリザーバ７とが連通するようになっている。
【００４１】
図２（ａ）には、液滴吐出ヘッド１００の振動板４を動作させる機器（発振回路２２）も示されている。ここでは、キャビティ基板１の共通電極１９とガラス基板２の端子部１１とが、接続ケーブルを介して発振回路２２に接続されている場合を例に示している。この接続ケーブルには、ＦＰＣ２７を利用することができる。ＦＰＣ２７の端子は、ガラス基板２の凹面２６に装着され、キャビティ基板１の共通電極１９とガラス基板２の端子部１１とを電気的に接続するようになっている。
【００４２】
発振回路２２は、ＦＰＣ２７を介して端子部１１と接続され、個別電極８に電荷の供給及び停止を制御する役目を果たすものである。この発振回路２２は、たとえば２４ｋＨｚで発振し、個別電極８に０Ｖと３０Ｖのパルス電位を印加して電荷供給を行うようになっている。なお、この発振回路２２は、ドライバＩＣ等の集積回路で構成するのが好ましい。また、この発振回路２２が、液滴吐出ヘッド１００の内部に備えられていてもよく、外部に備えられていてもよい。
【００４３】
つまり、この発振回路２２が発振駆動し、個別電極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、静電気力により個別電極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、個別電極８への電荷供給を止めると振動板４は元に戻るが、そのときの吐出室５の容積も元に戻るから、その圧力により差分のインク等の液滴２０が吐出し、たとえば記録対象となる記録紙２１に着弾することによって記録（印字）が行われる。
【００４４】
このような方法は、引き打ちと呼ばれるものであるが、バネ等を用いて液滴２０を吐出する押し打ちと呼ばれる方法もある。また、キャビティ基板１と発振回路２２とについてもＦＰＣ２７で接続されるが、ドライエッチングにより基板の一部に開けた酸化膜の窓（図示せず）にワイヤを差し込んで接続するとよい。なお、端子部１１とＦＰＣ２７とは電極取り出し口２５で接続されるようになっている。
【００４５】
また、液滴吐出ヘッド１００の駆動時において、キャビティ基板１とガラス基板２との間に形成されるギャップ１６内での振動板４の個別電極８への貼り付きやギャップ１６内への異物及び水分（水蒸気）の侵入等を防止するためにギャップ１６を気密に封止するようになっている。そのために、個別電極８単位の封止（第１封止）後、ギャップ１６内の気相処理を行ない、気相処理溝４６の封止（第２封止）を行うという手順で、ギャップ１６の気密封止を行うとよい。
【００４６】
図２（ｂ）は、等電位接点部分を拡大した状態を示す断面図である。この実施の形態では、図１に示したように、等電位接点２４を各ヘッドチップに独立して設け、それを利用して陽極接合時に、キャビティ基板１となるシリコン基板と個別電極８との間を等電位に保つようにしている。等電位接点２４となる部分については、ガラス基板２に凹部９を形成する際、エッチングせず残しておき、個別電極８の成膜時、併せて等電位接点２４となるＩＴＯパターンを形成するとよい。
【００４７】
こうすれば、等電位接点２４は、ガラス基板２の表面よりもそのＩＴＯパターンの分（０．１μｍ程度程）突出することになる。一方、キャビティ基板１となるシリコン基板においては、等電位接点２４に対応する部分の絶縁膜１４を取り除き、シリコン基板（ボロンがドープされている場合にはボロンドープ層）を露出する窓部２８を形成する。この窓部２８を介してシリコン基板と等電位接点２４とを接触させることで、陽極接合時において、個別電極８とシリコン基板との等電位を確保することができる。なお、等電位接点２４と個別電極８との導通は、後のウエハ裁断処理（ダイシング）により遮断される。
【００４８】
次に、液滴吐出ヘッド１００の動作について簡単に説明する。液滴吐出ヘッド１００のキャビティ基板１と各個別電極８とには、上述したように発振回路２２が接続されている。そして、この発振回路２２によりキャビティ基板１と個別電極８との間にパルス電圧が印加される。そうすると、キャビティ基板１と個別電極８との間に電位差が生じ、静電気力が発生する。そのために、振動板４が個別電極８側に撓み、リザーバ７の内部に溜まっていたインク等の液滴２０が吐出室５に流れ込む。その後、キャビティ基板１と個別電極８との間に印加されていたパルス電圧がなくなると、振動板４が元の状態位置に復元して吐出室５の内部の圧力が高くなり、ノズル孔１２から液滴２０が吐出される。
【００４９】
図３は、キャビティ基板１に接合前のガラス基板２を上方から見た平面図である。図３に基づいて、キャビティ基板１に接合前のガラス基板２の切り離し前の状態について説明する。通常、液滴吐出ヘッド１００はウエハ単位で作られ、最終的に各液滴吐出ヘッド１００（ヘッドチップ）に切り離されるようになっている。図３は、その切断前の状態を示している。
【００５０】
この切断前の段階では、各個別電極８と等電位接点２４とはＩＴＯパターンにより接続された状態となっている。この等電位接点２４は、図２（ｂ）で説明したように各ヘッドチップに独立して設けられており、陽極接合時にキャビティ基板１と電極部４５との間を等電位にするものである。すなわち、キャビティ基板１において、この部分の絶縁膜１４（０．１μｍ）を取り除いて窓部２８を形成し、キャビティ基板１の主たる材料であるシリコンと接触させることで電極部４５との等電位を確保するのである。
【００５１】
大気開放穴２９は、陽極接合によって形成されるギャップ１６が密閉された状態になるのを防ぐためのものである。たとえば、大気開放穴２９は、陽極接合時等、各基板への加熱等による酸素等の気体発生によってギャップ１６内が加圧されるのを防止するようになっている。この大気開放穴２９は、サンドブラスト法や切削加工等により形成するとよい。また、大気開放穴２９と個々のアクチュエータ（凹部９）とは、ダイシング前の封止により切り離されることになる。なお、大気開放穴２９は、最終的にはダイシングにより液滴吐出ヘッド１００と切り離されるので、完成した液滴吐出ヘッド１００には残らない。
【００５２】
気相処理溝４６は、大気開放穴２９とガラス基板２に形成される各凹部９とを連通し、液滴吐出ヘッド１００の外部とギャップ１６とを導通させるものである。この気相処理溝４６は、各凹部９を繋ぐように形成されている。また、この気相処理溝４６は、ギャップ１６内の気相処理、つまりギャップ１６内の脱水処理及び疎水処理をするために形成されている。
【００５３】
ダイシングライン５３は、ウエハに一体形成された複数の液滴吐出ヘッド１００を切り離す際のラインである。したがって、図３においてダイシングライン５３を含んでそれよりも外側（右側及び上側）にある部分は、完成した液滴吐出ヘッド１００には残らないようになっている。なお、図３の液滴吐出ヘッド１００では、個別電極８を５つしか表していないが、これに限定するものではない。実際には、１つの液滴吐出ヘッド１００には多くのノズル孔１２が存在し、その数に応じた個別電極８が形成されている。
【００５４】
図３に示すように、この液滴吐出ヘッド１００は、リード部１０の端子部１１側の端部（凸部である第１封止部４１）に無機材料からなる封止材を充填するようになっている。つまり、キャビティ基板１とガラス基板２とを陽極接合した時に、第１封止部４１によって個別電極８単位の封止が同時に行われるようになっているのである（図６参照）。この第１封止部４１は、ガラス基板２の製造工程で形成するために（図４参照）、凹面２６側にはみだすことなく形成できる。
【００５５】
キャビティ基板１とガラス基板２とを陽極接合した後にギャップ１６を封止するようにすると、どうしても凹面２６に封止材がはみだしてしまうことになる。そうすると、そのはみだす分（封止代）を余計に考慮しなければならず、小型化の要求を十分に満足できるものではなかった。したがって、この実施の形態の液滴吐出ヘッド１００は、凸部である第１封止部４１を凹部９内であって凹面２６にはみださないようにしたので、凹面２６側から無機材料や樹脂材料を盛ることで封止部を形成するものに比べ、液滴吐出ヘッド１００を更に小型化することが可能になる。
【００５６】
また、大気開放穴２９と凹部９とを連通する気相処理溝４６には、気相処理を行った後に気相処理溝４６、つまりギャップ１６を封止するための封止部である第２封止部４２を形成するようになっている。この第２封止部４２に封止材を充填することで、ギャップ１６を封止するようになっている。また、第２封止部４２に充填する封止材は、無機材料でもよく、エポキシ接着剤等の樹脂材料でもよい。
【００５７】
ここでは、この第２封止部４２に封止材としてエポキシ系樹脂を充填し、硬化させることによって気相処理溝４６を封止するようになっている。ギャップ１６内の気相処理は、キャビティ基板１の各部を加工した後に、第２封止部４２を通じてギャップ１６内の水分を除去し、その後、ギャップ１６内を疎水処理するという手順で行なわれる。たとえば、ＨＭＤＳ（ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ：ヘキサメチルジシラザン）ガスを気相処理溝４６を通じてギャップ１６内に充填させることで気相処理を行い、その後第２封止部４２にエポキシ系樹脂を盛り、ギャップ１６内を封止するとよい。
【００５８】
この実施の形態に係る液滴吐出ヘッド１００は、第１封止材４１を構成する部材をあらかじめガラス基板２に形成しておくようにしている（図４参照）。そして、キャビティ基板１とガラス基板２とを陽極接合すると同時に、個別電極８単位の封止（第１封止）を行うようになっている。こうすることによって、封止代及び封止材侵入経路を形成しなくて済み、液滴吐出ヘッド１００のヘッドチップの小型化（省スペース化）を実現することが可能となっている。なお、第１封止材４１を構成する部材としては、後に説明するようなＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）を用いることが望ましい。
【００５９】
図４は、ガラス基板２の製造工程を示す縦断面図である。まず、図４に基づいて、約１ｍｍのガラス基板２ａに対し、電極部４５の形状パターンに合わせて０．２μｍの深さの凹部９を形成するガラス基板２の製造工程について説明する。なお、実際には、シリコンウエハから複数個分の液滴吐出ヘッドの部材を同時形成するのが一般的であるが、図４ではその一部分だけを簡略化して示している。
【００６０】
すなわち、ガラス基板２となる硼珪酸ガラス製の厚さ１ｍｍのガラス基板２ａの上面（キャビティ基板１との接合面）にエッチングマスクとなるＣｒ膜（クロム膜）３１をスパッタ装置により０．１μｍ程度成膜する（図４（ａ））。次に、成膜したＣｒ膜３１の表面にレジスト３２を塗布し、凹部９及び凹面２６を形成するためのレジストパターニングをフォトリソグラフィー（ステッパーやマスクアライナー等）によって行なう（図４（ｂ））。そして、Ｃｒ膜３１を硝酸セリウムアンモニウム水溶液でエッチングしてパターニングする（図４（ｃ））。
【００６１】
次に、レジスト３２が塗布された状態でガラス基板２ａをフッ化アンモニウム水溶液に浸し、ガラス基板２ａをエッチングして深さ０．２μｍの凹部９を形成する（図４（ｄ））。なお、このとき、等電位接点２４に対応する部分をエッチングで除去されないように残しておくようにする。この等電位接点２４の形状については、電極部４５とシリコン基板とを接触させて等電位にすることができればよく、特に限定するものではない。その後、レジスト３２を剥離し、Ｃｒ膜３１も剥離する（図４（ｅ））。
【００６２】
凹部９の形成後、凹部９が形成されたガラス基板２ａのパターニング面全面に導電部材を成膜する（図４（ｆ））。この導電部材としてはＩＴＯ４５ａが望ましく、それをスパッタ法によって０．１μｍの厚さに成膜するものとする。なお、上述したように、このＩＴＯ４５ａが電極部４５（個別電極８、リード部１０及び端子部１１）を構成することになる。なお、導電部材としてはＩＴＯ４５ａを使用することが望ましいが、これに限定するものではない。たとえば、ＩＴＯ４５ａに代えて他の導電部材を使用しても良い。
【００６３】
ＩＴＯ４５ａの成膜後、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  ｏｎ  ｇｌａｓｓ）をパターニング面にスピンコートし、５００℃でベーク（熱処理）する（図４（ｇ））。ベーク後、平坦な表面を持つＳＯＧ膜４０が２μｍ形成される。すなわち、このＳＯＧが第１封止材４１を構成する封止材となるのである。このＳＯＧは、ＳＩＯ2 を溶剤に溶かした、ある程度の粘性を持った液体であるために、ガラス基板２ａの表面全面に均一にコートすることができる。
【００６４】
ＳＯＧ膜４０を形成したら、パターニング面をガラス基板２ａの表面が露出するまで鏡面研磨する（図４（ｈ））。これにより、ガラス基板２ａの表面上に成膜されていたＩＴＯ膜４５ａ及びＳＯＧ膜４０も研磨されることになる。また、ＳＯＧ膜４０は、ガラス基板２ａに形成されている凹部９の全体に充填されている状態となっている。次に、第１封止部４１に対応する部分以外のＳＯＧ膜４０を除去する（図４（ｉ））。つまり、パターニング面上にレジスト３３を塗布し、第１封止部４１となるＳＯＧ膜４０の表面と、ＳＯＧ膜４０の形成されていないガラス基板２ａの表面にレジスト３３が残るようにレジストパターニングを行なう。
【００６５】
そして、ＳＯＧ膜４０を除去する為に、ＲＦパワー２００Ｗ、圧力４０Ｐａ（０．３Ｔｏｒｒ）、ＣＦ4 流量３０ｃｍ3 ／ｍｉｎ（３０ｓｃｃｍ）の条件で、ＲＩＥドライエッチングを２０分間行い、ＩＴＯ膜４５ａを露出させる（図４（ｊ））。したがって、ガラス基板２ａに形成した凹部９の内部には、第１封止部４１に対応する部分にＳＯＧ膜４０が残っているだけの状態になる。その後、レジスト３３を剥離する（図４（ｋ））。
【００６６】
次に、等電位接点２４に導電部材を成膜する為に、等電位接点２４部のみを開口した図示省略のシリコンマスクをガラス基板２ａに装着し、スパッタ法により導電部材を０．１μｍ程度成膜する（図４（ｌ））。これは、等電位接点２４の部分の導電部材は、上記工程（図４（ｈ））の際に研磨してしまうからである。したがって、ここで使用する導電部材は、電極部４５を構成する導電部材と同じものを用いるとよい。等電位接点２４に導電部材を成膜した後、シリコンマスクを取り外す。
【００６７】
最後に、インク供給口１３及び大気開放穴２９をサンドブラスト法または切削加工により形成する（図４（ｍ））。このようにして、ガラス基板２ａを基材としたガラス基板２を作製する。また、等電位接点２４部分に形成されたＩＴＯ４５ａが厳密に所定の厚さに形成されていなくても、通常、スパッタ法による成膜で起こる程度の厚みの誤差範囲であれば、陽極接合により強電界が発生するため、接触していなくても電極部４５とシリコン基板１ａとの間では電気的な接続が確保され、等電位にすることができるので特に問題は生じない。
【００６８】
次に、図４で製造したガラス基板２を用いた液滴吐出ヘッド１００の製造工程について説明する。図５〜図７は、ガラス基板２を利用した液滴吐出ヘッド１００の製造工程を示す縦断面図である。図５〜図７に基づいて、０．８μｍの振動板４を有する液滴吐出ヘッド１００の製造工程について説明する。なお、実際には、シリコンウエハから複数個分の液滴吐出ヘッド１００の部材を同時形成するが、図５〜図７では、その一部分だけを示している。
【００６９】
ガラス基板２に接合されてキャビティ基板１となる（１１０）面方位のシリコン基板１ａを準備する。そのシリコン基板１ａは、含有酸素濃度が低く、（１１０）を面方位とするシリコン基板とし、ガラス基板２との接合面側となる面を鏡面研磨し、２２０μｍの厚みとする。このシリコン基板１ａの振動板４となるボロンドープ層４ａを形成する面を、Ｂ2Ｏ3を主成分とする固体の拡散源に対向させて石英ボートにセットする。さらに、縦型炉に石英ボートをセットして、炉内を窒素雰囲気にし、温度を１０５０℃に上昇させて７時間保持することで、ボロンをシリコン基板１ａの片側面に拡散させてボロンドープ層４ａを形成する（図５（ａ））。
【００７０】
ボロンドープ層４ａの形成工程においては、炉へのシリコン基板１ａ（石英ボート）の投入温度を８００℃とし、シリコン基板１ａの取出し温度も８００℃とする。これにより、シリコン基板１ａ内の酸素による酸素欠陥の成長速度が速い領域（６００℃から８００℃）をすばやく通過させることができるため、酸素欠陥の発生を抑えることができる。この時、ボロンドープ層４ａの表面には、図示省略のボロン化合物が形成されることになるが、酸素及び水蒸気雰囲気中、６００℃の条件で１時間３０分酸化することで、フッ酸水溶液によるエッチングが可能なＢ2Ｏ3＋ＳｉＯ2 に化学変化させることができる。その後、シリコン基板１ａをフッ酸水溶液に１０分間浸すと、ボロン拡散部のＢ2Ｏ3＋ＳｉＯ2 膜がエッチング除去されることになる（図５（ｂ））。
【００７１】
続いて、ボロンドープ層４ａを形成した面に、プラズマＣＶＤ法により、絶縁膜（ＴＥＯＳ膜）１４を、成膜時の処理温度は３６０℃、高周波出力は２５０Ｗ、圧力は６６．７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、ガス流量はＴＥＯＳ流量１００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で０．１μｍ成膜する（図５（ｃ））。
【００７２】
さらに、成膜した絶縁膜１４の表面に図示省略のレジストを塗布し、等電位接点２４に対応する接点となる窓部２８の薄膜をシリコン基板１ａに作り込むためのレジストパターニングを施す。そして、フッ酸水溶液でウエットエッチングを行って絶縁膜１４をパターニングし、等電位接点２４に対応した窓部２８を形成する。その後、レジストを剥離する（図５（ｄ））。
【００７３】
それから、シリコン基板１ａとパターン形成済みのガラス基板２とを３６０℃に加熱した後、ガラス基板２に負極、シリコン基板１ａに正極を接続して、８００Ｖの電圧を印加して、シリコン基板１ａとガラス基板２とを陽極接合し、接合基板６０を作製する（図６（ｅ））。シリコン基板１ａとガラス基板２とを陽極接合することによって、シリコン基板１ａとガラス基板２ａとが原子レベルで接合される。なお、ウエハの各ヘッドチップに等電位接点２４が独立して設けられているので、万が一、あるヘッドチップの等電位接点２４に接点不良があり、ヘッドチップが壊れたとしても、他のヘッドチップに影響を与えず、製造不良を最小限に留めることができる。
【００７４】
この陽極接合時に、シリコン基板１ａとガラス基板２の界面において、ガラスが電気化学的に分解され酸素が気体となって発生する場合がある。また、加熱によって表面に吸着していたガス（気体）が発生する場合もある。しかしながら、これらの気体は大気開放穴２９（図３参照）から逃げるため、ギャップ１６内が正圧になってしまうことは回避できる。また、この陽極接合時、各個別電極８とシリコン基板１ａとは、前述した窓部２８を介して等電位接点２４で接触し、各個別電極８とシリコン基板１ａとは等電位となる。したがって、陽極接合中にギャップ１６内で放電が起こることもない。
【００７５】
ガラス基板２とシリコン基板１ａとを陽極接合すると、ガラス基板２上に形成したＳＯＧ膜４０とシリコン基板１ａのＴＥＯＳからなる絶縁膜１４とが第１封止部４１にて接触することになり、個別電極８単位の封止が陽極接合と同時に行われる。したがって、個別電極８単位の封止（第１封止）を陽極接合と同時に行うことができるので、第１封止に伴う製造工程を省略できる。また、この時点で、大気開放穴２９以外からのギャップ１６内への異物及び水分（水蒸気）の侵入等を防止することが可能となっている。
【００７６】
陽極接合後、シリコン基板１ａの厚みが約６０μｍになるまで接合基板６０のシリコン基板１ａ表面を研削加工する（図６（ｆ））。その後、加工変質層を除去するために、３２ｗ％の濃度の水酸化カリウム溶液でシリコン基板１ａを約１０μｍエッチングする。これによりシリコン基板１ａの厚みを約５０μｍにする。なお、この研削工程及び加工変質層除去工程においては、大気開放穴２９から液体がギャップ１６内に入り込まないように、片面保護治具やテープ等を用いて大気開放穴２９を塞ぎ、ギャップ１６を保護するとよい。
【００７７】
次に、ウエットエッチングを行った面（接合基板６０のシリコン基板１ａ表面）に対し、ＴＥＯＳによるエッチングマスク６１をプラズマＣＶＤ法により成膜する（図６（ｇ））。成膜条件としては、たとえば、成膜時の処理温度は３６０℃、高周波出力は７００Ｗ、圧力は３３．３Ｐａ（０．２５Ｔｏｒｒ）、ガス流量はＴＥＯＳ流量１００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件でエッチングマスク６１を１．０μｍ成膜するとよい。
【００７８】
続いて、大気開放穴２９にエポキシ系接着剤を流し込み、大気開放穴２９を封止する。これによりギャップ１６は密閉状態となるため、以後の工程で大気開放穴２９からも液体や異物等が入り込むことが無くなる。なお、大気開放穴２９の封止は、エッチングマスク６１を成膜した後に行うのが望ましい。エッチングマスク６１の成膜前に大気開放穴２９の封止を行うと、閉じこめられたギャップ１６内の気圧が、エッチングマスク６１成膜時に膨張し、薄くなったシリコン基板１ａを押し上げて、シリコン基板１ａが割れる可能性があるからである。
【００７９】
このエッチングマスク６１に図示省略のレジストを塗布し、吐出室５となる部分及び図示省略の第２封止部４２となる部分のレジストパターニングを施す。そして、接合基板６０をフッ酸水溶液中に浸して、吐出室５となる部分及び第２封止部４２となる部分のエッチングマスク６１が無くなるまで、その部分をエッチングする（図６（ｈ））。つまり、シリコン基板１ａの吐出室５となる部分及び第２封止部４２となる部分が露出するのである。その後、レジストを剥離する。
【００８０】
続いて、リザーバ７となる部分及び電極取り出し口２５となる部分のエッチングマスク６１をエッチングするため、レジストパターニングを施す。そして、フッ酸水溶液でそれらの部分のエッチングマスク６１を０．７μｍだけエッチングしてパターニングする（図６（ｉ））。これにより、リザーバ７となる部分及び電極取り出し口２５となる部分に残っているエッチングマスク６１の厚みは０．３μｍとなる。
【００８１】
このようにするのは、リザーバ７となる部分と電極取り出し口２５となる部分の底面に厚みを持たせ、それらの剛性を高めるためである。その後、レジストを剥離する。なお、特開２００４−３０６４４４号公報にあるように、エッチングした場合に電極取り出し口２５となる部分の中央部にシリコンの島が残るように、エッチングマスク６１に対してレジストパターニングを施してもよい。
【００８２】
次に、シリコン基板１ａとガラス基板２との接合基板６０を、３５ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、吐出室５の底面厚みが約５μｍになるまでウエットエッチングを行う（図６（ｊ））。このとき、第２封止部４２も同時にウエットエッチングされるようになっている。また、リザーバ７となる部分及び電極取り出し口２５となる部分は、エッチングマスク６１がされており、それらの部分のエッチングがまだ始まらないようになっている。
【００８３】
それから、リザーバ７となる部分及び電極取り出し口２５となる部分のエッチングマスク６１を除去するために接合基板６０をフッ酸水溶液に浸す（図６（ｋ））。つまり、リザーバ７となる部分及び電極取り出し口２５となる部分のエッチングマスク６１をウエットエッチングすることによって除去するのである。したがって、シリコン基板１ａにおけるリザーバ７となる部分及び電極取り出し口２５となる部分が露出することになる。
【００８４】
さらに、接合基板６０を３ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム水溶液に２０分程度浸し、ボロンドープ層４ａでのエッチングレート低下によってエッチングストップさせる（図７（ｌ））。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、形成される振動板４の面荒れを抑制し、振動板４の厚みの精度を０．８０±０．０５μｍ以下にすることができる。その結果、液滴吐出ヘッド１００の吐出性能を安定化することができる。
【００８５】
このエッチングにより、リザーバ７及び電極取り出し口２５の深さは約３０μｍとなる。従って、リザーバ７及び電極取り出し口２５の厚みは約２０μｍとなる。この厚みのため、吐出室５より広い面積を有するこれらの部分でその強度が向上し、エッチング中等の製造工程でのシリコン基板１ａの割れが低減される。その結果、製造される液滴吐出ヘッド１００の歩留まりを向上させることができる。
【００８６】
ウエットエッチングを終了すると、接合基板６０をフッ酸水溶液に浸し、シリコン基板１ａの表面に形成したエッチングマスク６１を剥離する（図７（ｍ））。そして、電極取り出し口２５及び図６（ｊ）で形成した第２封止部４２に残っているシリコン薄膜を除去するために、図示省略のシリコンマスクを接合基板６０のシリコン基板１ａの表面に取り付け、ＲＦパワー２００Ｗ、圧力４０Ｐａ（０．３Ｔｏｒｒ）、ＣＦ4 流量３０ｃｍ3 ／ｍｉｎ（３０ｓｃｃｍ）の条件で、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）等のドライエッチング（異方性ドライエッチング）を１時間行い、電極取り出し口２５及び第２封止部４２にプラズマを当てて開口する（図７（ｎ））。
【００８７】
このドライエッチングに用いるＲＩＥは、たとえば、ＲＦパワーが２００Ｗ、圧力が４０Ｐａ（０．３Ｔｏｒｒ）、ＣＦ4 流量が３０ｃｍ3 ／ｍｉｎ（３０ｓｃｃｍ）の条件で、シリコンマスクを用いて電極取り出し口２５及び第２封止部４２にプラズマを６０分間程度当てて開口するとよい。これにより、シリコン基板１ａは、図１に示したキャビティ基板１の状態になる。なお、このとき、密閉したギャップ１６が再度大気開放されるようになる。
【００８８】
次に、接合基板６０を真空チャンバーに入れた後、窒素雰囲気中にさらし、ギャップ１６内の水分を除去する。その後、ＨＭＤＳガス雰囲気に接合基板６０をさらし、ギャップ１６内にＨＭＤＳガスを充填させる（疎水処理）。そして、第２封止部４２にエポキシ系樹脂を盛り、硬化させることで、ギャップ１６は再び密閉状態になる（図７（ｏ））。その後、ノズル孔１２があらかじめ形成されたノズル基板３を、たとえばエポキシ系接着剤により、接合基板６０のキャビティ基板１側に接着する（図７（ｐ））。
【００８９】
そして、最後に、ダイシングライン５３に沿ってダイシングを行い、個々の液滴吐出ヘッド１００に裁断し、液滴吐出ヘッド１００が完成する（図７（ｑ））。このとき、陽極接合時には短絡していた各個別電極８がそれぞれ分断され、ノズル孔１２毎に独立することになる。また、大気開放穴２９及びそこに連通していた気相処理溝４６も切断されて除去される。このような工程によれば、ガラス基板２とシリコン基板１ａを接合し、接合基板６０を作製した後に、そのシリコン基板１ａに対して吐出室５等の各流路を形成するため、取り扱いが容易となり、シリコン基板１ａの割れも低減することができる。また、ウエハの大口径化が可能となる。大口径化が可能となれば、一枚のシリコン基板から多くの液滴吐出ヘッド１００を取出すことができるため、生産性を向上できる。
【００９０】
また、ガラス基板２上に振動板４と個別電極８との間に形成されるギャップ１６を封止するための第１封止部４１（ＳＯＧ膜４０）を予め形成しておき、ガラス基板２とシリコン基板１ａを陽極接合すると同時に、個別電極８単位の封止（第１封止）を行なうようになっている。これにより、封止代及び封止材侵入経路を減らすことができ、液滴吐出ヘッド１００のヘッドチップのさらなる小型化を実現できる。なお、ここで示した液滴吐出ヘッド１００の製造工程は一例であり、そこで使用した温度、圧力、時間、厚み等の各条件は、上記に説明したものに限られるものではない。
【００９１】
さらに、第１封止部４１の封止材としてはＳＯＧを利用することが望ましいが、これに限定するものではない。たとえば、透湿性の低い材料であること、導電部材（電極材料）上に成膜可能であること、導電部材と選択的にエッチングすることができること（つまり、電極部４５はそのままで封止材のみをエッチングすることができること）、陽極接合時の温度（４００℃）以上の熱に耐性があること等の特性を有している無機材料があれば、そのような無機材料を第１封止部４１に利用するとよい。
【００９２】
図８は、上述の液滴吐出ヘッド１００を搭載した液滴吐出装置１５０の一例を示した斜視図である。図８に示す液滴吐出装置１５０は、一般的なインクジェットプリンタを表しているものである。なお、この液滴吐出装置１５０は、周知の製造方法によって製造することができる。また、上述の液滴吐出ヘッド１００は、ガラス基板２上に振動板４と個別電極８との間に形成されるギャップ１６を封止するための部材（ＳＯＧ膜４０）を予め形成しておき、ガラス基板２とシリコン基板１ａを陽極接合すると同時に、個別電極８単位の封止（第１封止）を行なうことを特徴としている。
【００９３】
なお、実施の形態で得られた液滴吐出ヘッド１００は、図８に示す液滴吐出装置１５０の他に、液滴を種々変更することで、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、実施の形態で得られた液滴吐出ヘッド１００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できる。
【００９４】
たとえば、液滴吐出ヘッド１００をディスペンサとし、生体分子のマイクロアレイとなる基板に吐出する用途に用いる場合では、ＤＮＡ（Ｄｅｏｘｙｒｉｂｏ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ：デオキシリボ核酸）、他の核酸（例えば、Ｒｉｂｏ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ：リボ核酸、Ｐｅｐｔｉｄｅ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ：ペプチド核酸等）タンパク質等のプローブを含む液体を吐出させるようにしてもよい。
【００９５】
なお、本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法は、上述の実施の形態で説明した内容に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において変更することができる。また、実施の形態に係る液滴吐出ヘッド１００がガラス基板２、キャビティ基板１及びノズル基板３からなる３層構造である場合を例に説明したが、これに限定するものではない。たとえば、液滴吐出ヘッド１００がガラス基板、キャビティ基板、リザーバ基板及びノズル基板からなる４層構造として構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを分解した状態を示す分解斜視図である。
【図２】液滴吐出ヘッドの断面構成を示す縦断面図である。
【図３】キャビティ基板に接合前のガラス基板を上方から見た平面図である。
【図４】ガラス基板の製造工程を示す縦断面図である。
【図５】ガラス基板を利用した液滴吐出ヘッドの製造工程を示す縦断面図である。
【図６】ガラス基板を利用した液滴吐出ヘッドの製造工程を示す縦断面図である。
【図７】ガラス基板を利用した液滴吐出ヘッドの製造工程を示す縦断面図である。
【図８】液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置の一例を示した斜視図である。
【符号の説明】
【００９７】
１  キャビティ基板、１ａ  シリコン基板、２  ガラス基板、２ａ  ガラス基板、３  ノズル基板、４  振動板、４ａ  ボロンドープ層、５  吐出室（圧力室）、６  オリフィス、８  個別電極、９  凹部、１０  リード部、１１  端子部、１２  ノズル孔、１３  インク供給口、１４  絶縁膜（ＴＥＯＳ膜）、１６  ギャップ、１８  ダイアフラム、１９  共通電極、２０  液滴、２１  記録紙、２２  発振回路、２４  等電位接点、２５  電極取り出し口、２６  凹面、２７  ＦＰＣ、２８  窓部、２９  大気開放穴、３１  Ｃｒ膜（クロム膜）、３２  レジスト、３３  レジスト、４０  ＳＯＧ膜、４１  第１封止部（凸部）、４２  第２封止部（封止部）、４５  電極部、４５ａ  ＩＴＯ、４６  気相処理溝、５３  ダイシングライン、６０  接合基板、６１  エッチングマスク、１００  液滴吐出ヘッド、１５０  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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