(57)【要約】      （修正有）【課題】生産性向上及び信頼性向上を図ることが可能な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】電極ガラス基板とシリコン基板２００とが接合された接合済み基板のうちのシリコン基板２００に、少なくとも吐出室となる凹部を形成するとともに、封止部３０に対応する部分と端子部３１ｂに対応する電極取出し口部２９とを貫通形成する工程と、個別電極と振動板２２との間のギャップを大気と遮断するために封止する封止工程とを有し、封止工程は、封止部３０及び電極取り出し口部２９にそれぞれ対応する部分が開口した第１マスク基板をシリコン基板２００に密着させる工程と、端子部３１ｂの表面に保護部材４１を密着させて端子部３１ｂを保護する工程と、第１マスク基板の封止部３０に対応する部分の開口を介して、封止部３０に封止材を成膜して封止する工程とから構成する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
個別電極と該個別電極の端子部とが凹部内に形成された電極基板と、液体を貯えて吐出させる吐出室となる凹部が少なくとも形成されるシリコン基板とを、前記個別電極と前記吐出室の底面となる部分をギャップを介して対向させて接合する接合工程と、
前記電極基板と接合された前記シリコン基板に、少なくとも吐出室となる前記凹部を形成するとともに、前記ギャップを封止するための封止部に対応する部分と前記端子部に対応する電極取出し口部分とを貫通形成する工程と、
前記ギャップを封止する封止工程とを有し、
該封止工程は、前記封止部に対応する部分と前記電極取り出し口部に対応する部分とが開口した第１マスク基板を前記シリコン基板に密着させて該シリコン基板をカバーする工程と、前記第１マスク基板の前記電極取り出し口部に対応する部分の開口から前記電極取り出し口部内に第１保護部材を挿入し、前記端子部の表面に密着させて前記端子部を保護する保護工程と、前記第１マスク基板の前記封止部に対応する部分の開口を介して前記封止部に封止材を堆積して前記ギャップを封止する封止材堆積工程と
から構成されることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記保護工程と前記封止材堆積工程との間に、前記封止部に対応する部分が開口された第２マスク基板を前記第１マスク基板上に密着させる工程を行い、前記封止材堆積工程において、前記第１マスク基板の表面及び前記第１保護部材の表面に前記封止材が堆積されるのを防止することを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記第１マスク基板と前記第２マスク基板の２枚のマスク基板を用いるのに代えて、前記第１マスク基板と第２マスク基板とを一体化した構造の第３マスク基板を用いるようにしたことを特徴とする請求項２記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記シリコン基板に前記吐出室となる凹部、前記封止部及び前記電極取り出し口部を形成する工程と前記封止工程との間に、前記シリコン基板の表面に液滴保護膜を形成する液滴保護膜形成工程を有し、該液滴保護膜形成工程では、前記シリコン基板の前記電極取り出し口部内に第２保護部材を挿入し、前記端子部の表面に密着させて前記端子部を保護した状態で、液滴保護膜を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記液滴保護膜形成工程において、前記シリコン基板の前記電極取り出し口部内に第２保護部材を挿入する際のガイドとなる挿入ガイドを前記シリコン基板上に載せ、その状態で、前記第２保護部材の挿入を行うことを特徴とする請求項４記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記封止材堆積工程では、ＴＥＯＳ膜、Ａｌ2Ｏ3膜、ＴＥＯＳ膜の順に積層することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
ＣＶＤ法により前記封止材を堆積することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
スパッタ法により前記封止材を堆積することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記各保護部材が、保護プレート又は保護テープからなることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記保護プレートがシリコンプレートからなることを特徴とする請求項９記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記保護テープが耐熱テープからなることを特徴とする請求項９記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記各マスク基板がシリコンプレートからなることを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２の何れかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッドの製造方法および液滴吐出装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドとして、例えばインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドが知られている。インクジェットヘッドは、一般に、インク滴を吐出するための複数のノズル孔が形成されたノズルプレートと、このノズルプレートに接合されノズルプレートとの間で上記ノズル孔に連通する吐出室、リザーバ等のインク流路が形成されたキャビティプレートとを備え、駆動部により吐出室に圧力を加えることによりインク滴を選択されたノズル孔より吐出するように構成されている。駆動手段としては、静電気力を利用する方式や、圧電素子による圧電方式、発熱素子を利用するバブルジェット（登録商標）方式等がある。
【０００３】
静電駆動方式のインクジェットヘッドでは、吐出室の底面が弾性変形可能な振動板として形成されており、この振動板に、ギャップを介して個別電極が対向配置され、振動板と個別電極との間に駆動電圧を印加することにより静電気力を発生させ、その静電気力により振動板を変形させ、ノズルから液滴を吐出させるようにしている。
【０００４】
ここで、一般的に静電駆動方式のインクジェットヘッドにおいて、振動板と個別電極との間のギャップは、大気と連通している配線経路の任意箇所において、封止材によって封止されている。これは、振動板の底面や個別電極の表面に水分が付着して、静電吸引力及び静電反発力が低下するのを防止するためである。
【０００５】
振動板と個別電極との間のギャップを大気と遮断するための封止技術としては、大気と連通している配線経路の任意箇所に、ＣＶＤ法等により酸化膜（封止材）を堆積させて封止する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、インクジェットヘッドの構造上、封止部に近接して個別電極の電極取り出し口部（以下、端子部）が配置されているため、特許技術文献１の方法で封止部に封止材を堆積するに際し、端子部上にも封止材が堆積してしまっていた。このため、端子部上の封止材を除去する除去工程が必要となっていた。このように端子部上から封止材だけを除去する際には、端子部及び封止部の封止材にダメージを与えてしまう可能性があり、あまり好ましい方法ではなかった。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、端子部上から封止材を除去する除去工程を不要とし、生産性向上及び信頼性向上を図ることが可能な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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、個別電極と個別電極の端子部とが凹部内に形成された電極基板と、液体を貯えて吐出させる吐出室となる凹部が少なくとも形成されるシリコン基板とを、個別電極と吐出室の底面となる部分をギャップを介して対向させて接合する接合工程と、電極基板と接合されたシリコン基板に、少なくとも吐出室となる凹部を形成するとともに、ギャップを封止するための封止部に対応する部分と端子部に対応する電極取出し口部分とを貫通形成する工程と、ギャップを封止する封止工程とを有し、封止工程は、封止部に対応する部分と電極取り出し口部に対応する部分とが開口した第１マスク基板をシリコン基板に密着させてシリコン基板をカバーする工程と、第１マスク基板の電極取り出し口部に対応する部分の開口から電極取り出し口部内に第１保護部材を挿入し、端子部の表面に密着させて端子部を保護する保護工程と、第１マスク基板の封止部に対応する部分の開口を介して封止部に封止材を堆積してギャップを封止する封止材堆積工程とから構成されるものである。
これにより、端子部上に封止材が成膜されるのを防止でき、従来のように端子部上の封止材の除去工程が不要となり、生産性が向上し、端子部の表面に何らエッチング処理等を行必要がないため、従来に比べて信頼性の高い液滴吐出ヘッドを製造できる。
【００１０】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、保護工程と封止材堆積工程との間に、封止部に対応する部分が開口された第２マスク基板を第１マスク基板上に密着させる工程を行い、封止材堆積工程において、第１マスク基板の表面及び第１保護部材の表面に封止材が堆積されるのを防止するものである。
これにより、第１マスク基板の表面及び第１保護部材の表面に封止材が堆積されるのを防止でき、第１マスク基板及び第１保護部材に反りが生じてシリコン基板表面や端子部表面に封止材が成膜されるのを防止することができる。
【００１１】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、第１マスク基板と第２マスク基板の２枚のマスク基板を用いるのに代えて、第１マスク基板と第２マスク基板とを一体化した構造の第３マスク基板を用いるようにしたものである。
これにより、工程数を低減することができる。
【００１２】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、シリコン基板に吐出室となる凹部、封止部及び電極取り出し口部を形成する工程と封止工程との間に、シリコン基板の表面に液滴保護膜を形成する液滴保護膜形成工程を有し、液滴保護膜形成工程では、シリコン基板の電極取り出し口部内に第２保護部材を挿入し、端子部の表面に密着させて端子部を保護した状態で、液滴保護膜を形成するものである。
これにより、端子部上に液滴保護膜が成膜されるのを防止することができる。
【００１３】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴保護膜形成工程において、シリコン基板の電極取り出し口部内に第２保護部材を挿入する際のガイドとなる挿入ガイドをシリコン基板上に載せ、その状態で、第２保護部材の挿入を行うものである。
これにより、第２保護部材の挿入時の作業性を高め、第２保護部材のズレをなくし、端子部上に液滴保護膜が成膜されるのを確実に防止することができる。
【００１４】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、封止材堆積工程において、ＴＥＯＳ膜、Ａｌ２Ｏ３膜、ＴＥＯＳ膜の順に積層するものである。
このように、水分透過防止性の高いＡｌ2Ｏ3膜を、短時間での成膜が容易なＴＥＯＳ膜の間に挟んだ構成とすることで、形成時間を短縮しながらも水分透過防止性に優れた封止部を構成できる。
【００１５】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、ＣＶＤ法により封止材を堆積するものである。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、スパッタ法により封止材を堆積するものである。
このようにＣＶＤ法やスパッタ法により封止材を堆積させて封止することによって、複数のウエハに対して一度に封止処理を確実に行うことができ、製造効率が良く、信頼性の高い気密封止を行うことができる。
【００１６】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、各保護部材が、保護プレート又は保護テープからなるものである。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、保護プレートがシリコンプレートからなるものである。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、保護テープが耐熱テープからなるものである。
このように、保護部材としては、保護プレート又は保護テープが用いられ、保護プレートの場合、シリコンプレートを採用でき、保護テープの場合、耐熱テープを採用できる。これにより、ＣＶＤ法やスパッタ法において、弊害のない確実な成膜を行うことができる。
【００１７】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、各マスク基板がシリコンプレートからなるものである。
このように各マスク基板としてシリコンプレートを用いることにより、マスク形状をエッチングにより簡単に形成することができる。
【００１８】
また、本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上記の何れかの液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して、液滴吐出装置を製造するものである。
これにより、信頼性の高い液滴吐出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】
実施形態１．
以下、本発明の製造方法により製造された液滴吐出ヘッドの実施形態を図面に基づいて説明する。ここでは、液滴吐出ヘッドの一例として、フェイス吐出型の静電駆動方式のインクジェットヘッドについて図１乃至図３を参照して説明する。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではなく、エッジ吐出型の液滴吐出ヘッドにも同様に適用することができるものである。
【００２０】
図１は、本実施形態１に係るインクジェットヘッドの概略構成を分解して示す分解斜視図であり、一部を断面で表してある。図２は、図１の右半分の概略構成を示すインクジェットヘッドの断面図である。図３は、図２のインクジェットヘッドの上面図である。なお、図１および図２では、通常使用される状態とは上下逆に示されている。
【００２１】
本実施形態１のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッドの一例）１０は、図１および図２に示すように、複数のノズル孔１１が所定のピッチで設けられたノズルプレート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プレート２と、キャビティプレート２の振動板２２に対峙して個別電極３１が配設された電極基板３とが貼り合わされた構成となっている。その製造方法については後で詳しく説明する。
【００２２】
ノズルプレート１は、例えば厚さ１８０μｍのシリコン単結晶基板（以下、単にシリコン基板とも称する）から作製されている。ノズルプレート１は、複数のノズル孔１１が設けられる領域に凹部１２が形成され、この凹部１２の底面にインク液滴を吐出するためのノズル孔１１が開口している。すなわち、ノズル部分の長さ（基板厚み）を凹部１２により薄肉化することにより各ノズル孔１１の流路抵抗を調整している。これにより、均一な吐出性能を確保するとともに、吐出面（凹部１２の底面）に記録用紙などの他の物体が直接接触することがないので、記録用紙の汚損やノズル孔１１の先端の損傷などを防止することができる。
【００２３】
インク滴を吐出するためのノズル孔１１は、例えば径の異なる２段の円筒状に形成されたノズル孔部分、すなわち径の小さい噴射口部分１１ａとこれよりも径の大きい導入口部分１１ｂとから構成されている。噴射口部分１１ａおよび導入口部分１１ｂは基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けられており、噴射口部分１１ａは先端がノズルプレート１の表面に開口し、導入口部分１１ｂはノズルプレート１の裏面（キャビティプレート２と接合される接合側の面）に開口している。
【００２４】
上記のように、ノズル孔１１を噴射口部分１１ａとこれよりも径の大きい導入口部分１１ｂとから２段に構成することにより、インク滴の吐出方向をノズル孔１１の中心軸方向に揃えることができ、安定したインク吐出特性を発揮させることができる。すなわち、インク滴の飛翔方向のばらつきがなくなり、またインク滴の飛び散りがなく、インク滴の吐出量のばらつきを抑制することができる。また、ノズル密度を高密度化することが可能である。
【００２５】
また、ノズルプレート１の図２において下面（キャビティプレート２との接合側の面）にはインク流路の一部を形成するオリフィス（細溝）１３が設けられている。また、後述するキャビティプレート２のリザーバ２３に対応する位置に凹部により薄肉化されたダイヤフラム部１４が設けられている。ダイヤフラム部１４はリザーバ２３内の圧力変動を抑制するために設けられている。
【００２６】
キャビティプレート２は、例えば厚さ約５０μｍの（１１０）面方位のシリコン単結晶基板（この基板も以下、単にシリコン基板とも称する）から作製されている。このシリコン基板はボロンドープ層を有し、シリコン基板に異方性ウェットエッチングを施すことにより、インク流路の吐出室２１およびリザーバ２３を構成するための凹部２４、２５が高精度に形成される。凹部２４は前記ノズル孔１１に対応する位置に独立に複数形成される。したがって、図２に示すようにノズルプレート１とキャビティプレート２を接合した際、各凹部２４は吐出室２１を構成し、それぞれノズル孔１１に連通しており、またインク供給口である前記オリフィス１３ともそれぞれ連通している。そして、吐出室２１（凹部２４）の底壁を構成するボロンドープ層の厚さにより厚さ精度の高い振動板２２が構成されている。
【００２７】
他方の凹部２５は、液状材料のインクを貯留するためのものであり、各吐出室２１に共通のリザーバ（共通インク室）２３を構成する。そして、リザーバ２３（凹部２５）はそれぞれオリフィス１３を介して全ての吐出室２１に連通している。また、リザーバ２３の底部には後述する電極基板３を貫通する孔が設けられ、この孔のインク供給口３５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ようになっている。
【００２８】
また、キャビティプレート２の下面すなわち電極基板３と対向する面にはプラズマＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）によりＴＥＯＳ（Tetraethylorthosilicate Tetraethoxysilane：テトラエトキシシラン、珪酸エチル）膜からなる絶縁膜２６が約０．１μｍの厚さで形成されている。この絶縁膜２６は、インクジェットヘッドを駆動させた時の絶縁破壊や短絡を防止する目的で設けられる。
キャビティプレート２の上面すなわちノズルプレート１と対向する面（吐出室２１、リザーバ２３の内面を含む）には、インク保護膜２７となるＴＥＯＳ膜がプラズマＣＶＤにより形成されている。このインク保護膜２７は、インクにより流路の腐食を防ぐために設けられている。
【００２９】
電極基板３は、例えば厚さ約１ｍｍのガラス基板から作製される。中でも、キャビティプレート２のシリコン基板と熱膨張係数の近い硼珪酸系の耐熱硬質ガラスを用いるのが適している。これは、電極基板３とキャビティプレート２を陽極接合する際、両基板の熱膨張係数が近いため、電極基板３とキャビティプレート２との間に生じる応力を低減することができ、その結果剥離等の問題を生じることなく電極基板３とキャビティプレート２を強固に接合することができるからである。
【００３０】
電極基板３には、キャビティプレート２の各振動板２２に対向する面の位置にそれぞれ凹部３２が設けられている。凹部３２は、エッチングにより深さ約０．２μｍで形成されている。そして、各凹部３２の底面には、一般に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）からなる個別電極３１が、例えば約０．１μｍの厚さでスパッタにより形成されている。その際、等電位接点３３となるＩＴＯパターンも同時に形成されている。
したがって、振動板２２と個別電極３１との間に形成されるギャップ（空隙）は、この凹部３２の深さ、個別電極３１および振動板２２を覆う絶縁膜２６の厚さにより決まることになる。このギャップ（電極間ギャップ）はインクジェットヘッドの吐出特性に大きく影響する。ここで、個別電極３１および等電位接点３３の材料はＩＴＯに限定するものではなく、クロム等の金属等を用いてもよいが、後述するように等電位接点３３も同時に形成できること、ＩＴＯは透明であるので電極間ギャップ内の検査が行いやすいことなどの理由から、一般にＩＴＯが用いられる。
【００３１】
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とを有する。これらの端子部３１ｂは、図１乃至図３に示すように、配線のためにキャビティプレート２の末端部が開口された電極取り出し口部２９内に露出している。
【００３２】
上述したように、ノズルプレート１、キャビティプレート２、および電極基板３は、図２に示すように貼り合わせることによりインクジェットヘッド１０の本体部が作製される。さらに、振動板２２と個別電極３１との間に形成される電極間ギャップの開放端部（封止部）３０はプラズマＣＶＤ法等によって封止材３７を堆積して封止される。本例では、封止材３７としては、ＴＥＯＳ膜とＡｌ2Ｏ3膜が用いられ、ＴＥＯＳ膜、Ａｌ2Ｏ3膜、ＴＥＯＳ膜の順に積層して封止成膜が行われる。このように電極間ギャップを封止することにより、湿気や塵埃等が電極間ギャップへ侵入するのを防止することができ、インクジェットヘッド１０の信頼性を高く保持することができる。
【００３３】
そして最後に、図２、図３に簡略化して示すように、ＩＣドライバ等の駆動制御回路４が各個別電極３１の端子部３１ｂとキャビティプレート２上に設けられた共通電極２８とに前記フレキシブル配線基板（図示せず）を介して接続される。
以上により、インクジェットヘッド１０が完成する。
【００３４】
次に、以上のように構成される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４は、個別電極３１に電荷の供給および停止を制御する発振回路である。この発振回路は例えば２４ｋＨｚで発振し、個別電極３１に例えば０Ｖと３０Ｖのパルス電位を印加して電荷供給を行う。発振回路が駆動し、個別電極３１に電荷を供給して正に帯電させると、振動板２２は負に帯電し、個別電極３１と振動板２２間に静電気力（クーロン力）が発生する。したがって、この静電気力により振動板２２は個別電極３１に引き寄せられて撓む（変位する）。これによって吐出室２１の容積が増大する。そして、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するため、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２３からオリフィス１３を通じて吐出室２１内に補給される。
【００３５】
本実施形態１のインクジェットヘッド１０は、前述したように、ノズル孔１１がノズルプレート１の表面（吐出面）に対して垂直な筒状の噴射口部分１１ａと、この噴射口部分１１ａと同軸上に設けられ噴射口部分１１ａよりも径の大きい導入口部分１１ｂとから構成されているため、インク滴をノズル孔１１の中心軸方向に真っ直ぐに吐出させることができ、きわめて安定した吐出特性を有する。
さらに、導入口部分１１ｂの横断面形状を円形や四角形などに形成することができるので、インクジェットヘッド１０の高密度化を図ることができる。
【００３６】
なお、ノズル孔１１の噴射口部分１１ａおよび導入口部分１１ｂの横断面形状は特に限定されるものではなく、角形や円形などに形成される。但し、円形にする方が吐出特性や加工性の面で有利となるので好ましい。
【００３７】
次に、このインクジェットヘッド１０の製造方法について図４乃至図９を参照して説明する。なお、以下において示す具体的な数値等の物理量はあくまでも一例を示すものであり、これに限定されるものではない。
図４は電極ガラス基板３０１の一部分を上から見た上面図であり、あるヘッドチップ（インクジェットヘッド）の電極ガラス基板を表している。図５は電極ガラス基板３０１の等電位接点３３部分を拡大して表した断面図である。図６乃至図９はインクジェットヘッド１０の製造方法を示す製造工程の断面図である。なお、図６（ａ）から（ｄ）までは電極ガラス基板３０１の等電位接点３３部分における断面を示し、図６（ｅ）以降は電極ガラス基板３０１の個別電極３１部分における断面を示す。
【００３８】
まず、図４および図６（ａ）に示すように、個別電極３１と等電位接点３３を有する電極基板３の基本となる電極ガラス基板３０１を作製する。この工程では、ガラス基板３００として、例えば厚さ約１ｍｍの硼珪酸系の耐熱硬質ガラス基板を使用し、このガラス基板３００に対し、例えば金・クロムのエッチングマスクを使用してふっ酸によってエッチングすることにより、電極部（個別電極３１、リード部３１ａ、および端子部３１ｂからなる電極部をいう）の形状パターンに合わせて約０．２μｍの深さの凹部３２を形成する。等電位接点３３となる部分については、図４に示すように、ガラス基板３００の表面上に接点部を形成するようにエッチングを行わずに、残しておく。ここで、等電位接点３３の形状については、電極部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その形状は問わない。
【００３９】
そして、凹部３２、３４の形成後、ガラス基板３００の表面に、例えばスパッタ法により約０．１μｍの厚さで電極部となるＩＴＯ膜を成膜し、フォトリソグラフィー方式で凹部３２の底面に個別電極３１を形成する。その際には、等電位接点３３となる部分にも同様にＩＴＯ膜を形成し、パターニングする。
そして最後に、ガラス基板３００の表面側から、例えばサンドブラスト法またはドリル等を用いた切削加工によりインク供給口３５および大気開放穴３８を形成する。
以上により、電極ガラス基板３０１が作製される。
【００４０】
次に、図６（ｂ）に示すように、（１１０）を面方位とする酸素濃度の低い単結晶シリコン基板の片面を鏡面研磨し、約２２０μｍの厚さのシリコン基板２００を作製する。
その後、このシリコン基板２００に振動板２２となるボロンドープ層２０１を形成する方の面を、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。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、温度を１０５０℃に上昇させ、そのまま温度を７時間保持して、ボロンをシリコン基板２００中に拡散させ、ボロンドープ層２０１を形成する。ボロンドープ工程では、シリコン基板２００の投入温度を８００℃とし、シリコン基板の取出し温度も８００℃とすることが好ましい。これにより、酸素欠陥の成長速度が速い領域（６００℃から８００℃）をすばやく通過す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。また、ボロンドープ層２０１の表面にはボロン化合物が形成されるが（図示せず）、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、ふっ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。Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2に化学変化させた状態で、Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2をふっ酸水溶液にてエッチング除去する。
【００４１】
そして、ボロンドープ層２０１を形成した面にプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によりＴＥＯＳ絶縁膜２６を約０．１μｍの厚さで成膜する。ＴＥＯＳ絶縁膜２６の成膜は、例えば、温度３６０℃、高周波出力２５０Ｗ、圧力６６．７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、ガス流量はＴＥＯＳ流量１００ｃｍ3／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で行う。
次に、成膜したＴＥＯＳ絶縁膜２６の表面にレジストを塗布し、陽極接合時に等電位接点３３が接触する窓部２６ａを開けるためのレジストパターニングを施し、ふっ酸水溶液でエッチングしＴＥＯＳ絶縁膜２６をパターニングする。そしてレジストを剥離する。
【００４２】
次に、図６（ｃ）に示すように、シリコン基板２００と電極ガラス基板３０１を３６０℃に加熱した後、電極ガラス基板３０１に負極、シリコン基板２００に正極を接続して、８００Ｖの電圧を印加して陽極接合する（接合工程）。この時、電圧の昇圧レートを速くし過ぎると、等電位接点に大電流が流れ、ＩＴＯ配線にダメージが加わってしまうため、電流が１０ｍＡを越さないように確認しながら、接合すると良い。
また、陽極接合時にはシリコン基板２００と電極ガラス基板３０１の界面でガラスが電気化学的に分解され酸素が発生するケースがある。また加熱によって基板表面に吸着していたガスが発生するケースがある。これらのガスは大気開放穴３８から外部へ排出されるので、電極間ギャップ内が正圧になることはない。したがって、後述するように吐出室となる凹部をエッチングにより形成したときに振動板が割れたりするような事態を防止することができる。
【００４３】
次に、図６（ｄ）に示すように、陽極接合後、シリコン基板２００の表面を、シリコン基板２００の厚さが約６０μｍになるまで研削加工を行う。その後、加工変質層を除去するために、３２ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム溶液でシリコン基板２００を約１０μｍエッチングする。これによりシリコン基板２００の厚さは約５０μｍとなる。
なお、この研削工程及び加工変質層除去工程では、大気開放穴３８からエッチング液が電極間ギャップ内に入り込まないように、例えば片面保護治具やテープ等を用いて、大気開放穴３８を塞いで電極間ギャップ内部を保護する。なお、インク供給口３５はこの段階ではシリコン基板２００とガラス基板３００の接合面で閉鎖されているので、インク供給口３５を通じてエッチング液が電極間ギャップ内に入り込むことはない。
【００４４】
次に、図６（ｅ）に示すように、シリコン基板２００のエッチング面全面にプラズマＣＶＤを用いてＴＥＯＳエッチングマスク２０４を約１．５μｍの厚さで成膜する。ＴＥＯＳエッチングマスク２０４の成膜は、例えば、温度３６０℃、高周波出力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）の条件で行う。
【００４５】
次に、図６（ｆ）に示すように、大気開放穴３８に例えばエポキシ系接着剤を流し込み、大気開放穴３８を封止する。これにより電極間ギャップは密閉状態となり、以後の工程で大気開放穴３８から液体および気体が入り込むことはなくなる。
ついで、吐出室に対応する部分２１ａのＴＥＯＳエッチングマスク２０４をエッチングするために、レジストパターニング（図示せず）を施し、ふっ酸水溶液を用いてＴＥＯＳエッチングマスクが無くなるまでエッチングし、ＴＥＯＳエッチングマスク２０４をパターニングする。エッチング後、レジストを剥離する。
【００４６】
次に、図６（ｇ）に示すように、リザーバ、封止部及び電極取出し口部に対応する部分２３ａ、２９ａ及び３０ａのＴＥＯＳエッチングマスク２０４をエッチングするために、レジストパターニング（図示せず）を施し、ふっ酸水溶液で約１．２μｍエッチングしＴＥＯＳエッチングマスク２０４をパターニングする。これにより、リザーバ、封止部及び電極取出し口部に残っているＴＥＯＳエッチングマスク２０４の厚さは約０．３μｍとなる。この残し厚さは所望のリザーバの深さによって変える必要がある。エッチング後、レジストを剥離する。
【００４７】
次に、図７（ｉ）に示すように、リザーバ、封止部及び電極取出し口部のＴＥＯＳエッチングマスク２０４を除去するため、ふっ酸水溶液に接合済み基板（シリコン基板２００と電極ガラス基板３０１との接合後の基板をいう）を浸し、除去する。
次に、図７（ｊ）に示すように、接合済み基板を３５ｗｔ％と３ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、ボロンドープ層２０１でのエッチングレート低下によるエッチングストップが十分効くまでウェットエッチングを続ける。前記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２２の面荒れが抑制され、振動板２２の厚さ精度を０．８０±０．０５μｍ以下にすることができ、インクジェットヘッドの吐出性能を安定化することができる。またリザーバ２３、封止部３０及び電極取出し口部２９の厚さが約２０μｍとなるようにエッチング時間を制御する。
【００４８】
これは、リザーバ２３、封止部３０及び電極取出し口部２９は振動板２２部分に比べ、大きな面積を持つため、シリコンエッチングによって底部を薄くしていく場合、従来のように振動板２２と同じ程度の厚さの薄膜が残るような構造であると、非常に剛性が弱く、機械的な振動や電極間ギャップ内に挟まった異物が押し上げる力等によって、割れる場合があるからである。そこで本実施形態１のように、２０μｍ程度の厚さを持たせる構造にすれば、薄膜化していく工程で割れることがなくなり、電極間ギャップ内に薬液が浸入することを防ぐことができる。
【００４９】
次に、図７（ｋ）に示すように、シリコンエッチングが終了したら、接合済み基板をふっ酸水溶液に浸し、シリコン基板表面のＴＥＯＳエッチングマスク２０４を剥離する。
次に、図７（ｌ）に示すように、電極取出し口部２９及び封止部３０に残っているシリコン薄膜を除去するために、シリコンマスク（図示せず）をシリコン基板表面に取り付け、ＲＦパワー２００Ｗ、圧力４０Ｐａ（０．３Ｔｏｒｒ）、ＣＦ4流量３０ｃｍ3／ｍｉｎ（３０ｓｃｃｍ）の条件で、ＲＩＥドライエッチングを約１時間行い、電極取出し口部２９及び封止部３０のみにプラズマを当て、開口する。この時、電極間ギャップ内は大気開放される。
シリコンマスクの装着は接合済み基板とシリコンマスクにピンを通すピンアライメントにより行われる。
【００５０】
次に、図７（ｍ）に示すように、次工程の保護部材（保護プレート又は保護テープ）４１をセットするための挿入ガイド４０をキャビティプレート２上に載置する。この挿入ガイド４０は、本例ではシリコンプレートで構成されており、図１０にその平面図を示すように、電極取り出し口部２９に対応する開口４０ａと、封止部３０に対応する開口４０ｂと、インク保護膜形成が必要な部分に対応した開口４０ｃが形成されている。かかる構成の挿入ガイド４０をキャビティプレート２上に載置することにより、電極取り出し口部２９及び封止部３０の上方周囲に挿入ガイド壁を形成している。なお、この挿入ガイド４０は、接合済み基板が一定量以上の厚さを有するものであって、次工程の保護部材４１の挿入作業に際し、作業性に特に問題なければ用いなくても良い。
【００５１】
そして、図７（ｎ）に示すように、端子部３１ｂの表面を保護するための保護部材４１を、挿入ガイド４０を利用して電極取り出し口２９内に挿入し、端子部３１ｂの表面に密着させ、端子部３１ｂの表面を保護する。保護部材４１は、保護プレート又は保護テープから構成され、保護プレートで構成する場合には、端子部３１ｂとの密着性を高めるため、保護プレートそのものに反りが生じない程度の厚さのものを採用する。保護プレートは具体的には例えばシリコンプレートで構成され、保護テープは例えば耐熱テープで構成される。
【００５２】
次に、図７（ｏ）に示すように、シリコン基板２００の上面にプラズマＣＶＤ法によりＴＥＯＳインク保護膜２７を約０．１μｍの厚さで成膜する（液滴保護膜形成工程）。ＴＥＯＳインク保護膜２７の成膜は、例えば、温度３６０℃、高周波出力２５０Ｗ、圧力６６．７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、ガス流量はＴＥＯＳ流量１００ｃｍ3／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で行う。ＴＥＯＳインク保護膜１７は、プラズマＣＶＤ法以外にもスパッタ法によって成膜したＳｉＯ2膜でもよい。
インク保護膜２７にはインクによる流路の腐食を防ぐといった効果のほか、絶縁膜２６の応力とＴＥＯＳインク保護膜２７の応力が相殺されるため、振動板２２の反りが小さくなるといった効果もある。
ここで、端子部３１ｂの表面上には保護部材４１が密着しているので、ＴＥＯＳインク保護膜２７の成膜に際し、端子部３１ｂの表面にＴＥＯＳインク保護膜２７が成膜されるのを防止することができる。
インク保護膜２７成膜後、挿入ガイド４０と保護部材４１を除去する。
【００５３】
なお、本例では、電極取出し口部２９の開口後にインク保護膜２７を成膜しているが、これは、電極取出し口部２９の開口前にインク保護膜２７を成膜した場合に起こりうる、電極取り出し口部２９の割れを回避するためである。すなわち、電極取出し口部２９の開口前にインク保護膜２７を成膜した場合、ギャップ内が密閉状態であるので、成膜時の処理温度によってギャップ内の気体が膨張し、薄膜部となっている電極取り出し口部２９が割れることがある。これは、電極取出し口部２９は、振動板２２となる個々の吐出室底面よりも面積が大きいため、剛性が弱くなっているからである。したがって、本例のように、まず電極取出し口部２９を開口してギャップ内を大気開放する必要がある。
【００５４】
次に、電極間ギャップと大気との連通を遮断するために封止する封止工程を行う。封止工程は、封止部３０に封止材３７を堆積する工程に先だって行う前処理工程も含めて図８（ｐ）〜図８（ｓ）の工程から構成される。以下、順に説明する。
まず、図８（ｐ）に示すように、封止部３０及び端子部３１ｂに対応した部分が開口された第１マスク基板４２をキャビティプレート２の上面に密着させ、封止部３０及び端子部３１ｂ以外の部分をカバーする。第１マスク基板４２の装着は、接合済み基板と第１マスク基板４２にピンを通すピンアライメントにより行われる。この第１マスク基板４２には、例えば厚さ２００〜５００μｍのシリコンプレートやカーボンプレート、アルミプレートが用いられる。
続いて、図８（ｑ）に示すように、第１マスク基板４２に形成された開口を挿入ガイドとして保護部材４３を挿入し、端子部３１ｂの表面に密着させて端子部３１ｂを保護する（保護工程）。
そして、図８（ｒ）に示すように、更にその上に、封止部３０に対応する部分のみが開口した第２マスク基板４４を第１マスク基板４２上に密着させ、第１マスク基板４２の表面及び保護部材４３の表面をカバーする。第２マスク基板４４の装着は、接合済み基板と第２マスク基板４２にピンを通すピンアライメントにより行われる。この第２マスク基板４４には、例えば厚さ２００〜５００μｍのシリコンプレートやカーボンプレート、アルミプレートが用いられる。
【００５５】
そして、図８（ｓ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により封止部３０に封止材３７を堆積して封止部３０を封止する（封止材堆積工程）。封止材３７としては、本例ではＴＥＯＳ膜とＡｌ2Ｏ3膜が用いられ、ＴＥＯＳ膜、Ａｌ2Ｏ3膜、ＴＥＯＳ膜の順に積層し、全体として例えば約３μｍの厚みに形成されて電極間ギャップを封止する。なお、プラズマＣＶＤ法以外にもスパッタリング法によって成膜したＳｉＯ2膜やＳｉＯ2 ＋Ａｌ2Ｏ3＋ＳｉＯ2 の積層膜を用いてもよい。
【００５６】
ここで、第１マスク基板４２の上に、更に第２マスク基板４４を載せるのは、以下の理由による。第２マスク基板４４を載せずに封止材３７を約３μｍという厚膜で成膜すると、封止部３０に封止材３７が成膜されるのと同時に、保護部材４３の表面及び第１マスク基板４２の表面にも封止材３７が成膜される。このように保護部材４３の表面に封止材３７が厚膜で成膜されると、膜応力により保護部材４３が反ってしまう。すると、端子部３１ｂと保護部材４３との間に隙間ができ、成膜ガスがその隙間に回り込んで端子部３１ｂ上に封止材３７が成膜されてしまう。また、第１マスク基板４２の表面に封止材３７が成膜された場合にも同様に、第１マスク基板４２に反りが生じ、シリコン基板２００の表面に封止材３７が成膜される可能性がある。これらの不都合を防止するために、第１マスク基板４２の上に、更に第２マスク基板４４を載せ、保護部材４３の表面及び第１マスク基板４２の表面に封止材３７が成膜されないようにしている。
【００５７】
なお、図７（ｏ）に示したＴＥＯＳインク保護膜２７の成膜の際には、保護部材４１の表面上に直接ＴＥＯＳインク保護膜２７を成膜するようにしているが、ＴＥＯＳインク保護膜２７は、封止材３７の膜厚に比べて格段に薄く、膜応力も小さいことから、反りが生じない程度の保護部材４１を採用しておくことにより、マスク基板を用いなくても問題ない。
【００５８】
また、本例では、２枚のマスク基板４２、４４を用いているが、２枚のマスク基板４２、４４を用いるのに代えて、図１１に示すように、マスク基板４２、４４を一体化した構造の第３マスク基板４５を用いるようにしても良い。この場合、工程数を低減することができる。
【００５９】
そして、第２マスク基板４４、第１マスク基板４２及び保護部材４３を除去し、図９（ｔ）に示すように、電極ガラス基板３０１のインク供給口３５となる孔部からレーザ加工等を施してシリコン基板２００のリザーバの底部を貫通させて、インク供給口３５を形成する。
【００６０】
そして、このキャビティプレート２の上面に、図９（ｕ）に示すように、予め作製されたノズルプレート１をエポキシ系接着剤により接着する。
【００６１】
最後に、図９（ｖ）および図４に示すように、ダイシングライン５０に沿ってダイシングを行い、個々のヘッドに切断すれば、図２に示したインクジェットヘッド１０の本体部が得られる。この時、陽極接合時には短絡していた個別電極３１および等電位接点３３は、個々に分断される。また、封止状態の大気開放穴３８及びそこに連通するガラス基板上の溝も切断され、完成されたインクジェットヘッド１０から分離される。
【００６２】
以上のように、本実施形態１のインクジェットヘッドの製造方法によれば、端子部３１ｂ上に保護部材４３を密着させて端子部３１ｂの表面を保護した状態で、封止材３７の成膜を行うようにしたので、端子部３１ｂ上に封止材３７が成膜されるのを防止できる。したがって、従来のように端子部３１ｂ上の封止材３７の除去工程が不要となり、生産性が向上し、端子部３１ｂの表面に何らエッチング処理等を行う必要がないため、従来に比べて信頼性の高いインクジェットヘッド１０を得ることができる。
【００６３】
また、封止部３０に対応する部分が開口された第２マスク基板４４を第１マスク基板４２上に密着させ、第１マスク基板４２の表面及び保護部材４３の表面をカバーした状態で封止材堆積工程を行うようにしたので、第１マスク基板４２の表面及び保護部材４３の表面に封止材３７が堆積されるのを防止でき、第１マスク基板４２及び保護部材４３に反りが生じてシリコン基板２００表面や端子部３１ｂ表面に封止材３７が成膜されるのを防止することができる。
【００６４】
また、インク保護膜２７を成膜する際にも同様に、端子部３１ｂの表面を保護部材４１で保護した状態で成膜するようにしたので、端子部３１ｂ上にインク保護膜２７が成膜されるのを防止することができる。
【００６５】
また、シリコン基板２００の電極取り出し口部２９内に保護部材４１を挿入する際のガイドとなる挿入ガイド４０をシリコン基板２００上に載せた状態で、保護部材４１の挿入を行うようにしたので、挿入時の作業性が良く、確実に端子部３１ｂを保護することができる。
【００６６】
封止材３７として、ＴＥＯＳ膜とＡｌ2Ｏ3膜とを用い、ＴＥＯＳ膜、Ａｌ2Ｏ3膜、ＴＥＯＳ膜の順に積層して封止成膜を行うようにしたので、ＴＥＯＳ膜とＡｌ2Ｏ3膜のそれぞれの膜を用いた場合の特徴を生かした封止部３０を形成できる。すなわち、成膜に長時間を要するという一面はあるものの水分透過防止性の高いＡｌ2Ｏ3膜を、短時間での成膜が容易なＴＥＯＳ膜の間に挟んだ構成とすることで、形成時間を短縮しながらも水分透過防止性に優れた封止部３０を構成できる。
【００６７】
また、ＣＶＤ法やスパッタ法などにより封止材３７を堆積させて封止するようにしたので、複数のウエハに対して一度に封止処理を確実に行うことができ、製造効率が良い。
【００６８】
また、各保護部材４１、４３として保護プレートを用いる場合は、シリコンプレートを採用でき、保護テープを用いる場合にはポリイミドテープ等の耐熱テープを採用できる。
【００６９】
また、各マスク基板４０、４２、４４にシリコンプレートを用いているため、エッチングによりマスク形状を簡単に形成することができる。
【００７０】
また、本例では、シリコン基板と電極ガラス基板を接合した後に、吐出室等の各部分を形成する方法を用いているため、取り扱いが容易となり、基板の割れを低減することができ、かつ基板の大口径化が可能となる。大口径化が可能となれば、一枚の基板から多くのインクジェットヘッドを取り出すことができるため、生産性を向上させることができる。
【００７１】
なお、本例では、図７（ｎ）の工程と図８（ｑ）の工程とでそれぞれ別々の保護部材を用いるようにしたが、同一の保護部材を用い、各マスク基板の交換のみでインク保護膜７及び封止材３７の成膜を行うようにしてもよい。この場合、工程を更に簡略化することができる。
【００７２】
実施の形態２．
図１２は、実施の形態１で説明したインクジェトヘッド（液滴吐出ヘッド）の製造方法で製造された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。図１２に示す液滴吐出装置１００は、一般的なインクジェットプリンタであり、実施の形態１に示された液滴吐出ヘッドの製造方法で得られた液滴吐出ヘッドは、信頼性の高い液滴吐出ヘッドであるため、実施の形態２に係る液滴吐出装置１００も信頼性の高いものである。なお、図１２に示すような液滴吐出装置１００は、周知の製造方法を用いて製造することができる。
【００７３】
また、実施の形態１に示された液滴吐出ヘッドの製造方法で得られた液滴吐出ヘッドは、図１２に示すインクジェットプリンタの他に、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、プリント配線基板製造装置にて製造する配線基板の配線部分の形成、生体液体の吐出（プロテインチップやＤＮＡチップの製造）等にも適用することができる。
【００７４】
なお、本発明の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、上記の実施の形態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形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施形態１に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図。
【図２】図１の右半分の概略構成を示すインクジェットヘッドの断面図。
【図３】図２のインクジェットヘッドの上面図。
【図４】電極ガラス基板の一部分を示す上面図。
【図５】電極ガラス基板の等電位接点部分の拡大断面図。
【図６】インクジェットヘッドの製造方法を示す製造工程の断面図。
【図７】図６に続く製造工程を示す断面図。
【図８】図７に続く製造工程を示す断面図。
【図９】図８に続く製造工程を示す断面図。
【図１０】挿入ガイドの平面図。
【図１１】図８の２枚のマスク基板を一体化した構造のマスク基板の例を示す図。
【図１２】実施の形態１の液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置の斜視図。
【符号の説明】
【００７６】
１  ノズルプレート、２  キャビティプレート、３  電極基板、４  駆動制御回路、１０  インクジェットヘッド、１１  ノズル孔、１１ａ  噴射口部分、１１ｂ  導入口部分、１２  凹部、１３  オリフィス、１４  ダイヤフラム部、１７  インク保護膜、２１  吐出室、２２  振動板、２３  リザーバ、２４  凹部、２５  凹部、２６  絶縁膜、２７  インク保護膜、２８  共通電極、２９  電極取り出し口部、３０  封止部、３１  個別電極、３１ａ  リード部、３１ｂ  端子部、３２  凹部、３３  等電位接点、３５  インク供給口、３７  封止材、３８  大気開放穴、４０  挿入ガイド、４１  保護部材（第２保護手段）、４２  第１マスク基板、４３  保護部材（第１保護手段）、４４  第２マスク基板、４５  第３マスク基板、１００  インクジェットプリンタ。
【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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