(57)【要約】【課題】保護基板における振動空間隔壁の剛性を確保しつつ、生産性に優れ、チップの小型化が可能な液滴吐出ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】液滴を吐出するノズル開口３５に連通する圧力発生室３３を有する流路形成基板２０と、流路形成基板２０上に形成される振動板２１と、振動板２１上に形成され、振動板２１を振動させる圧電素子２２と、振動板２１及び圧電素子２２側で、且つ流路形成基板２０と対向して配置されるとともに、開口面積が基板の厚み方向内側へ向かって小さくなる圧電素子振動空間１１と、前記厚み方向に対して貫通する液供給路１７とを有する保護基板１０とを備える液滴吐出ヘッドの製造方法であって、所定の（１ａ）〜（１ｇ）の工程を順次行うことにより保護基板１０を形成することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室を有する流路形成基板と、
該流路形成基板上に形成される振動板と、
該振動板上に形成され、前記振動板を振動させる圧電素子と、
前記振動板及び圧電素子側で、且つ前記流路形成基板と対向して配置されるとともに、開口面積が基板の厚み方向内側へ向かって小さくなる圧電素子振動空間と、前記厚み方向に対して貫通する液供給路とを有する保護基板とを備える液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
以下の（１ａ）〜（１ｇ）の工程を順次行うことにより前記保護基板を形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
（１ａ）シリコン基板に酸化膜を形成する工程
（１ｂ）前記酸化膜をパターン形成することにより、前記圧電素子振動空間及び液供給路が形成される位置の開口を行う工程
（１ｃ）前記酸化膜がパターン形成された面の全面に窒化膜を形成する工程
（１ｄ）前記圧電素子振動空間が形成される位置にレジストをパターン形成し、前記圧電素子振動空間が形成される位置以外の前記窒化膜をエッチングにより除去する工程
（１ｅ）ドライエッチングにより前記液供給路を形成した後、前記レジストを除去する工程
（１ｆ）前記窒化膜が形成されている位置を除いた部分に熱酸化膜を形成する工程
（１ｇ）前記窒化膜を除去し、ウェットエッチングにより前記圧電素子振動空間を形成した後、前記酸化膜を除去する工程
【請求項２】
液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室を有する流路形成基板と、
該流路形成基板上に形成される振動板と、
該振動板上に形成され、前記振動板を振動させる圧電素子と、
前記振動板及び圧電素子側で、且つ前記流路形成基板と対向して配置されるとともに、開口面積が基板の厚み方向内側へ向かって小さくなる圧電素子振動空間と、前記厚み方向に対して貫通する液供給路とを有する保護基板とを備える液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
以下の（２ａ）〜（２ｄ）の工程を順次行うことにより前記保護基板を形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
（２ａ）シリコン基板に窒化膜を形成し、前記圧電素子振動空間が形成される位置に前記窒化膜をパターン形成する工程
（２ｂ）前記液供給路が形成される位置を除いた位置にレジストをパターン形成し、ドライエッチングにより前記液供給路を形成した後、前記レジストを除去する工程
（２ｃ）前記窒化膜が形成されている位置を除いた部分に熱酸化膜を形成する工程
（２ｄ）前記窒化膜を除去し、ウェットエッチングにより前記圧電素子振動空間を形成した後、前記酸化膜を除去する工程
【請求項３】
液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室を有する流路形成基板と、
該流路形成基板上に形成される振動板と、
該振動板上に形成され、前記振動板を振動させる圧電素子と、
前記振動板及び圧電素子側で、且つ前記流路形成基板と対向して配置されるとともに、開口面積が基板の厚み方向内側へ向かって小さくなる圧電素子振動空間と、前記厚み方向に対して貫通する液供給路とを有する保護基板とを備える液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
以下の（３ａ）〜（３ｆ）の工程を順次行うことにより前記保護基板を形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
（３ａ）シリコン基板に酸化膜を形成する工程
（３ｂ）前記酸化膜をパターン形成することにより、前記圧電素子振動空間及び液供給路が形成される位置の開口を行う工程
（３ｃ）前記酸化膜がパターン形成された面の全面に窒化膜を形成する工程
（３ｄ）前記圧電素子振動空間が形成される位置の前記窒化膜をエッチングにより除去する工程
（３ｅ）ウェットエッチングにより前記圧電素子振動空間を形成した後、前記圧電素子振動空間に熱酸化膜を形成する工程
（３ｆ）前記窒化膜を除去し、ドライエッチングにより前記液供給路を形成した後、前記酸化膜を除去する工程
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法によって製造されたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項４に記載の液滴吐出ヘッドを備える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、液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液滴吐出ヘッドのノズル密度については、低コスト・高精細化のために高密度化が進んでいる。その構成の一つに、リソグラフィー法を用いて、流路・圧力発生素子を形成するものが広く用いられている。また、圧力発生素子として、撓みモードの圧電素子により振動板を振動させる方式のものも知られている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
また、一般的に、液室や圧力発生室等を有する流路形成基板と、流路形成基板と対向し、流路形成基板の圧電素子側の面に保護基板を接合させ、液滴吐出ヘッドが作製される。保護基板を設ける目的としては、圧電素子を封止して、加工プロセス中に加工用の薬液等で圧電素子がダメージを受けるのを保護する目的、加工プロセス中の基板全体の強度を確保する目的、完成品としての液滴吐出ヘッドを製品に組み込んで使用しているとき、その使用環境による影響から圧電素子を保護する目的等である。
【０００４】
この保護基板には、圧電素子の振動を阻害しないようにするために、凹部が形成され、この凹部は振動空間などと称されている。また、保護基板には、液供給路や電気的な実装部（ＩＣ実装空間）となる貫通部が形成されることが多い。
【０００５】
前記振動空間は、圧電素子ごとに個別に形成する構成と、複数の圧電素子で共通に形成する構成とが知られている。近年、ノズルの高密度化に伴い、液室の隔壁が狭くなっていることから、液室の剛性が小さくなり、隣り合う液室等の隣接相互干渉が問題になってきている。それに対応するためには、振動空間を圧電素子ごとの個別の構成にして、保護基板側にも隣接する振動空間の間に隔壁を設けることで、剛性を確保することが望ましい。
【０００６】
ここで、高密度化された液滴吐出ヘッドでは、この保護基板側の隔壁幅を狭くする必要があり、また塗布する液体によっては、振動空間を深くすることが望ましい。これらを考慮しつつ、保護基板側の隔壁の剛性を確保するためには、振動空間の隔壁の形状を検討することも選択肢の一つである。
【０００７】
特許文献３には、振動空間の隔壁の形状が流路形成基板との接合面側から保護基板内部側に向かって広くなる形状となっていることが開示されている。言い換えると、振動空間の開口面積が、保護基板内側に向かって小さくなっている。特許文献３では、このような形状とするために、水酸化カリウム（ＫＯＨ）を用いた異方性エッチングを行うことが開示されている。
【０００８】
一方、液供給路やＩＣ実装空間は、液滴吐出ヘッドを小型化する目的のため、基板に対して略垂直な形状が望まれることから、ドライエッチングにより形成されることが望ましい。すなわち、振動空間、液供給路やＩＣ実装空間を上記のような形状とするためには、圧電素子の振動空間を異方性エッチングで加工し、液供給路等をドライエッチングにより形成することが望ましい。
【０００９】
しかしながら、このような形状にするためには、実現性の点で従来以下の問題があった。振動空間と液供給路等のいずれを先に形成するにしても、いずれか一方を形成した状態で他方のパターン形成が必要になる。このため、一般的なスピンコート法を用いて、フォトリソプロセスによって数μｍ以下の厚みのレジストをパターン形成することが困難である。これに対処するためには、スプレーコートによる塗布を行ったり、レジストの厚みを振動空間の深さよりも大きくしたり、ドライフィルムレジストを使用したりする等、一般的ではない手法で行う必要があり、コストアップの要因となっていた。
【００１０】
これに対し、特許文献３では、先に異方性エッチングにより振動空間を形成した後、それと反対側の面からドライエッチングを行い、液供給路を形成する方法が提案されている。
しかしながら、液供給路は保持基板を貫通して形成されるため、実用的な生産性を得るためには、高エッチングレートのエッチングが必要となる。そのためには、高密度プラズマでのエッチングが必要で、プラズマによる基板の加熱量が大きくなり、また、エッチングによる反応熱の発生も大きくなる等、基板温度の上昇要因が大きくなる。
【００１１】
一方、基板の温度が上昇すると、シリコンとマスク材とのエッチングの選択比が低下する、エッチング形状（断面形状）のバラツキが大きくなる等の問題が発生するため、それは避ける必要がある。すなわち、生産性を上げるために、高エッチングレートでエッチングするには、基板を効率的に冷却する必要があるが、基板を効率的に冷却できない場合は、エッチングレートを高くすることができず、生産性を上げられないという問題があった。
【００１２】
それに対し、特許文献３に開示された方法では、シリコン基板を貫通させるドライエッチングを行う際に、振動空間の段差が多数形成された面側をウェハステージに向けて保持するため、基板がウェハステージに密着せず、隙間が多く生じてしまう。
従って、振動空間の段差が形成されていない平坦面側を保持した場合に比べて、基板の冷却効率が小さくなってしまうという問題があった。そのため、それを抑えるために結局、エッチングレートをあまりあげられず、生産性を上げられないといった問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明は上記課題を鑑み、保護基板における振動空間隔壁の剛性を確保しつつ、生産性に優れ、チップの小型化が可能な液滴吐出ヘッド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】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室を有する流路形成基板と、該流路形成基板上に形成される振動板と、該振動板上に形成され、前記振動板を振動させる圧電素子と、前記振動板及び圧電素子側で、且つ前記流路形成基板と対向して配置されるとともに、開口面積が基板の厚み方向内側へ向かって小さくなる圧電素子振動空間と、前記厚み方向に対して貫通する液供給路とを有する保護基板とを備える液滴吐出ヘッドの製造方法であって、以下の（１ａ）〜（１ｇ）の工程を順次行うことにより前記保護基板を形成することを特徴とする。
（１ａ）シリコン基板に酸化膜を形成する工程
（１ｂ）前記酸化膜をパターン形成することにより、前記圧電素子振動空間及び液供給路が形成される位置の開口を行う工程
（１ｃ）前記酸化膜がパターン形成された面の全面に窒化膜を形成する工程
（１ｄ）前記圧電素子振動空間が形成される位置にレジストをパターン形成し、前記圧電素子振動空間が形成される位置以外の前記窒化膜をエッチングにより除去する工程
（１ｅ）ドライエッチングにより前記液供給路を形成した後、前記レジストを除去する工程
（１ｆ）前記窒化膜が形成されている位置を除いた部分に熱酸化膜を形成する工程
（１ｇ）前記窒化膜を除去し、ウェットエッチングにより前記圧電素子振動空間を形成した後、前記酸化膜を除去する工程
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、保護基板における振動空間隔壁の剛性を確保しつつ、生産性に優れ、チップの小型化が可能な液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る液滴吐出ヘッドの一例の断面図を示す模式図である。
【図２】本発明に係る液滴吐出ヘッドの一例の他の断面図を示す模式図である。
【図３】本発明に係る液滴吐出ヘッドの一例の他の断面図を示す模式図である。
【図４Ａ】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の一例を示すフロー図（１）である。
【図４Ｂ】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の一例を示すフロー図（２）である。
【図５】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の他の例を示すフロー図である。
【図６Ａ】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の他の例を示すフロー図（１）である。
【図６Ｂ】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の他の例を示すフロー図（２）である。
【図７】本発明に係る画像形成装置の一例の概略を示す斜視図である。
【図８】本発明に係る画像形成装置の一例の概略を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出ヘッド及び画像形成装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００１８】
＜液滴吐出ヘッド＞
まず、本発明に係る液滴吐出ヘッドの一実施形態について説明する。図１〜３に本実施形態に係る液滴吐出ヘッド１００を示す。
【００１９】
図１には、保護基板１０、流路形成基板２０、圧電素子２２、ノズル板３４、ドライバーＩＣ３６等が図示されており、各種保持部材、液供給部材は省略されている。
保護基板１０には、圧電素子振動空間１１、液供給路１７、ＩＣ実装空間１８が形成されており、液供給路１７及びＩＣ実装空間１８は保護基板１０を貫通するように形成されている。
【００２０】
本実施形態における液滴吐出ヘッドの圧電素子振動空間１１は、圧電素子２２ごとに形成されており、図１に示されるように、凹形状となっている。すなわち、圧電素子振動空間１１の開口面積は、保護基板１０の厚み方向内側（流路形成基板２０の反対方向）へ向かって小さくなっている。このような形状とすることで、ノズルの高密度化を維持しつつ、保護基板１０側の隔壁の剛性を確保することができる。
【００２１】
圧電素子振動空間１１の形状は、用いられる圧電素子２２や吐出される液滴の種類などにより適宜変更が可能であり、特に制限されるわけではない。例えば、２５．４ｍｍあたり３００個のノズル孔３５（ノズル開口）が配置されている場合、すなわちノズルピッチが約８４．７μｍの液滴吐出ヘッドの場合では、保護基板１０側の隔壁幅（開口面における隔壁幅）は、１０μｍ以下が好ましい。
また、圧電素子振動空間１１の開口幅（開口面における隔壁幅）及び深さは、適宜変更が可能であるが、圧電素子振動空間１１の開口幅は７５〜７８μｍが好ましく、圧電素子振動空間１１の深さは１５〜３０μｍが好ましい。
【００２２】
保護基板１０としては、剛性、強度が十分でエッチング加工しやすいという観点で材料を選択することが好ましく、本実施形態においては、シリコン基板を用いる。詳細は後述するが、上述の圧電素子振動空間１１の形状にするために、基板表面が面方位＜１００＞の単結晶シリコン基板を用いることが好ましい。
【００２３】
流路形成基板２０には、保護基板１０に形成された液供給路１７に対応した位置、各ノズル孔３５や圧電素子２２に対応する位置に、液供給部３１、液体抵抗部３２、圧力発生室３３が、フォトリソグラフィー、エッチングプロセスにより一体的に形成されている。保護基板１０の液供給路１７は、流路形成基板２０側の液供給部３１、液体抵抗部３２、圧力発生室３３に連通するように形成されている。
【００２４】
流路形成基板２０において、保護基板１０側の面には振動板２１が形成され、振動板２１上には、流路形成基板２０における圧力発生室３３に対応して、圧電素子２２が形成されている。圧電素子２２が振動することにより、圧力発生室３３に圧力が発生し、ノズル孔３５から液滴が吐出される。
【００２５】
流路形成基板２０としては、特に制限されるものではなく、公知のものを用いることができるが、保護基板１０と同じ材料のものを用いることが好ましい。熱膨張差によるストレス、反り等の発生を防止できる。
振動板２１としては、特に制限されるものではなく、公知のものを用いることができる。
圧電素子２２としては、特に制限されるものではなく、公知のものを用いることができる。例えば、共通電極、圧電体層、個別電極からなる構成のものが挙げられる。
圧電素子２２上には、絶縁膜２３が形成され、圧電素子２２の吸湿防止及び引き出し配線２４と共通電極の電気的な短絡防止の役割を果たす。
【００２６】
また、絶縁膜２３は共通電極及び個別電極の接続部に対して接続孔が開孔されており、引き出し配線２４と接続されている。引き出し配線２４の圧電素子２２に接続される接続端部と反対側は第一の電極端子２７となっている。
ＩＣ実装空間１８には、ドライバーＩＣ３６、アンダーフィル剤３７が備えられ、第一の電極端子２７とドライバーＩＣ３６の電極端子３６ａが接合するように、ドライバーＩＣ３６がフリップチップ実装されている。
【００２７】
保護基板１０と流路形成基板２０は接着剤により接合されている。また、ノズル板３４には、液滴が吐出されるノズル孔３５が形成され、ノズル板３４と流路形成基板２０は接着剤により接合されている。
接着剤としては、特に制限されるものではなく、公知のものを用いることができる。
ノズル板３４の材料としては、特に制限されるものではないが、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス等を使用することができる。
ノズル板３４は、特に制限されるものではないが、例えば、厚さ３０μｍのステンレスにプレス加工によりノズル孔３５を開口したのち、液滴の出口側の面に、撥液膜としてフッ素系の樹脂を蒸着にて成膜することで得られる。
【００２８】
図２に図１の液滴吐出ヘッドにおけるＡ−Ａ’断面図を示す。上述したように、ＩＣ実装空間１８には、ドライバーＩＣ３６、アンダーフィル剤３７が備えられ、第一の電極端子２７とドライバーＩＣ３６の電極端子３６ａが接合するように、ドライバーＩＣ３６がフリップチップ実装されている。なお、ドライバーＩＣ３６は外部との電気的接続空間１９に引き出された第二の電極端子２８を介して外部に電気的に接続される。
【００２９】
図３に図１の液滴吐出ヘッドにおけるＢ−Ｂ’断面図を示す。図３に示されるように、圧電素子振動空間１１は、圧電素子２２ごとに形成されており、圧電素子２２に対応する位置に流路形成基板２０の圧力発生室３３が形成されている。上述したように、圧電素子２２が振動することで圧力発生室３３に圧力が発生し、ノズル孔３５から液滴が吐出される。なお、液滴吐出ヘッドに備えられる圧電素子２２は、一つであってもよいし、複数であってもよい。
【００３０】
本実施形態の液滴吐出ヘッドにおいては、圧電素子振動空間１１、液供給路１７、ＩＣ実装空間１８が上述の所定の形状であるため、保護基板１０における圧電素子振動空間１１の隔壁の剛性を確保しつつ、液滴吐出ヘッドの小型化をも図ることができる。
【００３１】
＜液滴吐出ヘッドの製造方法における第一の実施形態＞
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法における第一の実施形態について説明する。
本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室を有する流路形成基板と、該流路形成基板上に形成される振動板と、該振動板上に形成され、前記振動板を振動させる圧電素子と、前記振動板及び圧電素子側で、且つ前記流路形成基板と対向して配置されるとともに、開口面積が基板の厚み方向内側へ向かって小さくなる圧電素子振動空間と、前記厚み方向に対して貫通する液供給路とを有する保護基板とを備える液滴吐出ヘッドの製造方法である。
【００３２】
そして、以下の（１ａ）〜（１ｇ）の工程を順次行うことにより前記保護基板を形成することを特徴とする。
（１ａ）シリコン基板に酸化膜を形成する工程
（１ｂ）前記酸化膜をパターン形成することにより、前記圧電素子振動空間及び液供給路が形成される位置の開口を行う工程
（１ｃ）前記酸化膜がパターン形成された面の全面に窒化膜を形成する工程
（１ｄ）前記圧電素子振動空間が形成される位置にレジストをパターン形成し、前記圧電素子振動空間が形成される位置以外の前記窒化膜をエッチングにより除去する工程
（１ｅ）ドライエッチングにより前記液供給路を形成した後、前記レジストを除去する工程
（１ｆ）前記窒化膜が形成されている位置を除いた部分に熱酸化膜を形成する工程
（１ｇ）前記窒化膜を除去し、ウェットエッチングにより前記圧電素子振動空間を形成した後、前記酸化膜を除去する工程
【００３３】
本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を説明するためのフロー図を図４Ａ、図４Ｂに示す。
図４Ａ（ａ）では、保護基板１０であるシリコン基板表面に熱酸化により酸化膜４０ａを形成する（工程（１ａ））。酸化膜４０ａの厚さは、特に制限されるわけではないが、８００ｎｍ〜１２００ｎｍが好ましく、９００ｎｍ〜１２００ｎｍがより好ましい。
なお、後述する液供給路１７及びＩＣ実装空間１８をエッチングする際にエッチングストップ層として機能させるため、保護基板１０における酸化膜４０ａがパターン形成される面とは反対側の面（紙面下側）にも、酸化膜４０ａが形成されている。
【００３４】
図４Ａ（ａ）では、フォトリソグラフィー、エッチングプロセスにより、酸化膜４０ａのパターニングを行う。酸化膜４０ａのパターンにおいては、圧電素子振動空間１１及び液供給路１７が形成される位置の開口を行う。なお、同時にＩＣ実装空間１８が形成される位置の開口を行ってもよい。図４Ａ（ａ）に示されるように、圧電素子振動空間１１、液供給路１７及びＩＣ実装空間１８が形成される位置には、酸化膜４０ａが形成されていないようなパターンとなる（工程（１ｂ））。なお、図４Ａ（ａ）には図示されていないが、電気的接続空間１９についても開口されたパターンとなる。
【００３５】
図４Ａ（ｂ）では、酸化膜４０ａがパターン形成された面（紙面上方）に窒化膜４０ｂを形成する（工程（１ｃ））。窒化膜４０ｂの厚さは、特に制限されるわけではないが、
８０ｎｍ〜１２０ｎｍが好ましい。
窒化膜４０ｂの形成は、特に制限されるものはないが、例えばＬＰ−ＣＶＤ法（減圧ＣＶＤ法、Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ＣＶＤ法）等を用いることができる。この方法を用いた場合、基板（ウェハ）全面に窒化膜４０ｂが成膜される。すなわち、保護基板１０における酸化膜４０ａが形成されている面とは反対側の面（紙面下側）にも窒化膜４０ｂが成膜されることになる。そのため、エッチングにより除去する必要がある。ここでのエッチングは、ＳＦ６をエッチングガスとするＲＩＥ（反応性イオンエッチング、Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）によって行うことができる。
【００３６】
図４Ａ（ｃ）では、窒化膜４０ｂが形成された面とは反対の面に、熱剥離テープ３８を基板貼り合せ用テープとして用い、保護基板１０にサポート基板３９を接合する。
熱剥離テープ３８としては、特に制限されるものではなく、公知のものを用いることができるが、所定温度で粘着力がなくなるものが好ましい。
サポート基板３９としては、特に制限されるものではなく、公知のものを用いることができる。例えば、厚み４００μｍのシリコン基板等が挙げられる。
【００３７】
図４Ａ（ｃ）では、保護基板１０とサポート基板３９を貼り合せた後、圧電素子振動空間１１が形成される部分を覆うようにレジスト４０ｃをパターン形成する。
レジスト４０ｃとしては、特に制限されるものではなく、公知のものを用いることができる。
そして、レジスト４０ｃをパターン形成した後、圧電素子振動空間１１が形成される位置以外の窒化膜４０ｂをエッチングにより除去する（工程（１ｄ））。
図４Ａ（ｃ）は、工程（１ｄ）後の保護基板１０の状態を示す概略図であるが、このとき、図４Ａ（ｃ）に示されるように、酸化膜４０ａと窒化膜４０ｂの一部が重なるように形成されていてもよい。この場合、酸化膜パターン・窒化膜パターンの寸法、重ね合わせ（アライメント）がばらついた場合でも、基板のシリコンが露出しない。
【００３８】
図４Ａ（ｄ）では、図４（ａ）でパターニングされた酸化膜４０ａ及び図４（ｃ）でパターニングされたレジスト４０ｃをマスクとして、保護基板１０をシリコンディープエッチング装置によってドライエッチングを行う。図４Ａ（ｄ）に示すように、シリコン基板が露出した部分（マスクされていない部分）のみ貫通部が形成され、液供給路１７が形成される。なお、同時にＩＣ実装空間１８を形成してもよい。
このとき、エッチング条件を適正に保つことで、液供給路１７及びＩＣ実装空間１８の断面形状が、保護基板１０の面方向に対して略垂直な加工が可能である。このように、略垂直な加工を行うことで、液滴吐出ヘッドの小型化を図ることができる。
【００３９】
図４Ｂ（ｅ）では、図４Ａ（ｄ）の後、酸素プラズマによるアッシングによりレジスト４０ｃを除去する（工程（１ｅ））。その後、ホットプレート等で保護基板１０を所定温度で加熱し、保護基板１０とサポート基板３９を剥離する。
【００４０】
図４Ｂ（ｆ）では、図４（ａ）で形成された紙面下側の酸化膜４０ａをエッチングにより除去する。ここでのエッチングは、例えばＢＦＨ（バファードフッ酸）等により行うことができる。ＢＦＨを用いた場合、酸化膜４０ａに比べ窒化膜４０ｂに対するＢＦＨのエッチングレートは小さいため、窒化膜４０ｂ及び窒化膜４０ｂの下の酸化膜４０ａはエッチングされずに残ることになる。すなわち、図４Ｂ（ｆ）に示すように、上述した酸化膜４０ａと窒化膜４０ｂが重なる部分の酸化膜４０ａが残ることになる。
【００４１】
なお、ここでのエッチングはウェットエッチングであり、ウェットエッチングで除去しているので、若干のアンダーカットは入るが、その量は概ね酸化膜４０ａの膜厚程度である。これは、図示されている酸化膜４０ａや窒化膜４０ｂは、厚み方向を実際よりも大きく描いているが、実際には横方向寸法に対して厚み方向は非常に小さいことからも理解できる。
【００４２】
図４Ｂ（ｇ）では、熱酸化により、保護基板１０の表面の全面に酸化膜４０ａ（熱酸化膜）を形成する（工程（１ｆ））。ここでは、ＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）により酸化膜４０ａを形成することが好ましい。窒化膜４０ｂで覆われた部分は、酸化剤（酸素又は水蒸気）が通らないので、酸化膜４０ａは形成されない。
【００４３】
図４Ｂ（ｈ）では、窒化膜４０ｂを熱リン酸により除去した後、ウェットエッチングにより圧電素子振動空間１１を形成する。保護基板１０には基板表面が面方位＜１００＞のシリコン基板を用いているため、ここでのウェットエッチングは異方性エッチングとなる。ここでの異方性エッチングにはアルカリ水溶液を用いるが、中でもＫＯＨ又はＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）を用いることが好ましい。このエッチング方法では、シリコンの＜１１１＞面がエッチングストップ面となるようにエッチングされるため、図４Ｂ（ｈ）に示すように、圧電素子振動空間１１の側面には、約５５°の傾斜角の面が形成される。なお、ここでのエッチングでは、酸化膜４０ａがマスクとしての機能を果たす。
【００４４】
ここで、基板の面方位と圧電素子振動空間１１の開口形状を制御することにより、圧電素子振動空間１１の断面形状を所望の形状とすることができる。例えば、シリコンの＜１１１＞面の位置を変更することにより、圧電素子振動空間１１の形状を変更することができる。
【００４５】
図４Ｂ（ｉ）では、図４Ｂ（ｈ）でエッチングのマスクとして使用した酸化膜４０ａをＢＨＦで除去する（工程（１ｇ））。なお、図４Ｂ（ｉ）で酸化膜４０ａを除去した後、インク耐性や接着剤の密着性確保等の目的で、再び酸化膜４０ａを成膜してもよい。この場合、図４Ｂ（ｈ）でエッチングのマスクとして機能した酸化膜４０ａは、エッチングのアンダーカットにより庇形状となるのであらかじめ除去する。
【００４６】
以上により、本実施形態の液滴吐出ヘッドの製造方法によれば、圧電素子振動空間１１、液供給路１７を有する保護基板１０を高い生産性で得ることができる。また、得られた保護基板１０と流路形成基板２０とを接合する等の工程を経て、上述した液滴吐出ヘッドを得ることができる。
【００４７】
また、上述のように、部分エッチングはウェットエッチングにより行い、テーパー形状を形成し、貫通エッチングはドライエッチングにより行い、概ね垂直な形状を形成する。本実施形態では、上記エッチングを片側からのフォトリソ・エッチングにて行う。そのとき、深い段差（前記テーパー形状）形成後のフォトリソプロセスを不要とすることができる。
すなわち、本実施形態においては、酸化膜と窒化膜を組み合わせてマスク材とし、これを用いてウェットエッチング、熱酸化させる。そして、窒化膜を除去し、貫通エッチングを行うことで深い段差が形成された状態でのフォトリソプロセスが不要になる。また、上述のように片側からのエッチングにより、生産性を向上させることができる。なお、後述するその他の実施形態においても同様の効果が得られる。
【００４８】
＜液滴吐出ヘッドの製造方法における第二の実施形態＞
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法におけるその他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は省略する。
本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室を有する流路形成基板と、該流路形成基板上に形成される振動板と、該振動板上に形成され、前記振動板を振動させる圧電素子と、前記振動板及び圧電素子側で、且つ前記流路形成基板と対向して配置されるとともに、開口面積が基板の厚み方向内側へ向かって小さくなる圧電素子振動空間と、前記厚み方向に対して貫通する液供給路とを有する保護基板とを備える液滴吐出ヘッドの製造方法である。
【００４９】
そして、以下の（２ａ）〜（２ｄ）の工程を順次行うことにより前記保護基板を形成することを特徴とする。
（２ａ）シリコン基板に窒化膜を形成し、前記圧電素子振動空間が形成される位置に前記窒化膜をパターン形成する工程
（２ｂ）前記液供給路が形成される位置を除いた位置にレジストをパターン形成し、ドライエッチングにより前記液供給路を形成した後、前記レジストを除去する工程
（２ｃ）前記窒化膜が形成されている位置を除いた部分に熱酸化膜を形成する工程
（２ｄ）前記窒化膜を除去し、ウェットエッチングにより前記圧電素子振動空間を形成した後、前記酸化膜を除去する工程
【００５０】
本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を説明するためのフロー図を図５に示す。
図５（ａ）では、保護基板１０であるシリコン基板表面に窒化膜４０ｂを製膜した後、圧電素子振動空間１１が形成される部分にのみ窒化膜４０ｂを残すようにパターニングを行う（工程（２ａ））。
また、液供給路１７及びＩＣ実装空間１８が形成される部分を除いた位置に、レジスト４０ｃをパターン形成する。すなわち、液供給路１７及びＩＣ実装空間１８が形成される部分にレジスト４０ｃを開口させる。なお、図５（ａ）には図示されていないが、電気的接続空間１９についても開口されたパターンとなる。
【００５１】
なお、図５（ａ）では図示を省略したが、窒化膜４０ｂが形成された面とは反対の面に、熱剥離テープ３８を基板貼り合せ用テープとして用い、保護基板１０にサポート基板３９を接合する。
【００５２】
図５（ｂ）では、図５（ａ）でパターン形成したレジスト４０ｃをマスクとして、保護基板１０をシリコンディープエッチング装置によってドライエッチングを行う。図５（ｂ）に示すように、シリコン基板が露出した部分（マスクされていない部分）のみ貫通部が形成され、液供給路１７が形成される。なお、同時にＩＣ実装空間１８が形成されてもよい。
このとき、エッチング条件を適正に保つことで、液供給路１７及びＩＣ実装空間１８の断面形状が、保護基板１０の面方向に対して略垂直な加工が可能である。このように、略垂直な加工を行うことで、液滴吐出ヘッドの小型化を図ることができる。
【００５３】
なお、図５（ｂ）では図示を省略したが、ドライエッチングの後、ホットプレート等で保護基板１０を所定温度で加熱し、保護基板１０とサポート基板３９を剥離する。
【００５４】
図５（ｃ）では、図５（ｂ）の後、酸素プラズマによるアッシングによりレジスト４０ｃを除去する（工程（２ｂ））。
また、図５（ｃ）では、熱酸化により、保護基板１０の表面の全面に酸化膜４０ａ（熱酸化膜）を形成する（工程（２ｃ））。ここでは、ＬＯＣＯＳにより酸化膜４０ａを形成することが好ましい。窒化膜４０ｂで覆われた部分は、酸化剤（酸素又は水蒸気）が通らないので、酸化膜４０ａは形成されない。
【００５５】
図５（ｄ）では、窒化膜４０ｂを熱リン酸により除去した後、ウェットエッチングにより圧電素子振動空間１１を形成する。保護基板１０には基板表面が面方位＜１００＞のシリコン基板を用いているため、ここでのウェットエッチングは異方性エッチングとなる。ここでの異方性エッチングには上述の異方性エッチングと同様であり、酸化膜４０ａがマスクとしての機能を果たす。
【００５６】
図５（ｅ）では、図５（ｄ）でエッチングのマスクとして使用した酸化膜４０ａをＢＨＦで除去する（工程（２ｄ））。なお、上述したように、図５（ｄ）で酸化膜４０ａを除去した後、インク耐性や接着剤の密着性確保等の目的で、再び酸化膜４０ａを成膜してもよいが、エッチングのマスクとして用いた酸化膜４０ａはあらかじめ除去する。
【００５７】
＜液滴吐出ヘッドの製造方法における第三の実施形態＞
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法におけるその他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は省略する。
本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室を有する流路形成基板と、該流路形成基板上に形成される振動板と、該振動板上に形成され、前記振動板を振動させる圧電素子と、前記振動板及び圧電素子側で、且つ前記流路形成基板と対向して配置されるとともに、開口面積が基板の厚み方向内側へ向かって小さくなる圧電素子振動空間と、前記厚み方向に対して貫通する液供給路とを有する保護基板とを備える液滴吐出ヘッドの製造方法である。
【００５８】
そして、以下の（３ａ）〜（３ｆ）の工程を順次行うことにより前記保護基板を形成することを特徴とする。
（３ａ）シリコン基板に酸化膜を形成する工程
（３ｂ）前記酸化膜をパターン形成することにより、前記圧電素子振動空間及び液供給路が形成される位置の開口を行う工程
（３ｃ）前記酸化膜がパターン形成された面の全面に窒化膜を形成する工程
（３ｄ）前記圧電素子振動空間が形成される位置の前記窒化膜をエッチングにより除去する工程
（３ｅ）ウェットエッチングにより前記圧電素子振動空間を形成した後、前記圧電素子振動空間に熱酸化膜を形成する工程
（３ｆ）前記窒化膜を除去し、ドライエッチングにより前記液供給路を形成した後、前記酸化膜を除去する工程
【００５９】
本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を説明するためのフロー図を図６Ａ、図６Ｂに示す。
図６Ａ（ａ）では、保護基板１０であるシリコン基板表面に熱酸化により酸化膜４０ａを形成する（工程（３ａ））。なお、後述する液供給路１７及びＩＣ実装空間１８をエッチングする際にエッチングストップ層として機能させるため、保護基板１０における酸化膜４０ａがパターン形成される面とは反対側の面（紙面下側）にも、酸化膜４０ａが形成されている。
【００６０】
その後、フォトリソグラフィー、エッチングプロセスにより、酸化膜４０ａのパターニングを行う。酸化膜４０ａのパターンにおいては、圧電素子振動空間１１及び液供給路１７が形成される位置の開口を行う。なお、同時にＩＣ実装空間１８が形成される位置の開口を行ってもよい。
図６Ａ（ａ）に示されるように、圧電素子振動空間１１、液供給路１７及びＩＣ実装空間１８が形成される位置には、酸化膜４０ａが形成されていないようなパターンとなる（工程（３ｂ））。なお、図６Ａ（ａ）には図示されていないが、電気的接続空間１９についても開口されたパターンとなる。
【００６１】
なお、図示は省略されているが、酸化膜４０ａを開口させた後、さらに熱酸化を行い、これまでに形成した酸化膜４０ａよりも「薄い酸化膜」を酸化膜４０ａが開口している部分に形成してもよい。すでに形成した酸化膜４０ａは、１μｍ程度であるが、「薄い酸化膜」は２０ｎｍ程度である。これは、後述する図６Ａ（ｃ）における窒化膜４０ｂのエッチングストップ層として機能する。
【００６２】
図６Ａ（ｂ）では、保護基板１０に窒化膜４０ｂを形成する（工程（３ｃ））。
窒化膜４０ｂの形成は、上述と同様に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等を用いることができる。この方法を用いた場合、基板（ウェハ）全面に窒化膜４０ｂが成膜される。
【００６３】
図６Ａ（ｃ）では、圧電素子振動空間１１が形成される位置の窒化膜４０ｂをエッチングにより除去する（工程（３ｄ））。ここでのエッチングは、上述と同様に、ＳＦ６をエッチングガスとするＲＩＥによって行うことができる。
ここでのエッチングは、酸化膜４０ａは窒化膜４０ｂに比べわずかしかエッチングされない。そのため、図６Ａ（ａ）で「薄い酸化膜」を形成していた場合、この「薄い酸化膜」がエッチングストップ層となり、基板であるシリコンがエッチングされることを防ぐことができる。
【００６４】
図６Ａ（ｄ）では、ウェットエッチングにより圧電素子振動空間１１を形成する。保護基板１０には基板表面が面方位＜１００＞のシリコン基板を用いているため、ここでのウェットエッチングは上述した異方性エッチングとなる。このエッチング方法では、シリコンの＜１１１＞面がエッチングストップ面となるようにエッチングされるため、図６Ａ（ｄ）に示すように、圧電素子振動空間１１の側面には、約５５°の傾斜角の面が形成される。なお、ここでのエッチングでは、酸化膜４０ａ及び窒化膜４０ｂがマスクとしての機能を果たす。
【００６５】
図６Ａ（ｅ）では、熱酸化により、保護基板１０の圧電素子振動空間１１の表面に酸化膜４０ａ（熱酸化膜）を形成する（工程（３ｅ））。ここでは、ＬＯＣＯＳにより酸化膜４０ａを形成することが好ましい。窒化膜４０ｂで覆われた部分は、酸化剤（酸素又は水蒸気）が通らないので、酸化膜４０ａは形成されない。
【００６６】
図６Ｂ（ｆ）では、窒化膜４０ｂを熱リン酸で除去する。次に、図６Ａ（ａ）で液供給路１７、ＩＣ実装空間１８が形成される部分に「薄い酸化膜」（不図示）を形成していた場合、エッチングにより除去する。なお、酸化膜４０ａはわずかに薄くなる程度である。
【００６７】
図６Ｂ（ｇ）では、圧電素子振動空間１１が形成された面とは反対の面に、熱剥離テープ３８を基板貼り合せ用テープとして用い、保護基板１０にサポート基板３９を接合する。
【００６８】
図６Ｂ（ｈ）では、酸化膜４０ａをマスクとして、保護基板１０をシリコンディープエッチング装置によってドライエッチングを行う。図６Ｂ（ｈ）に示すように、シリコン基板が露出した部分（マスクされていない部分）のみ貫通部が形成され、液供給路１７が形成される。なお、同時にＩＣ実装空間１８を形成してもよい。
このとき、エッチング条件を適正に保つことで、液供給路１７及びＩＣ実装空間１８の断面形状が、保護基板１０の面方向に対して略垂直な加工が可能である。このように、略垂直な加工を行うことで、液滴吐出ヘッドの小型化を図ることができる。
【００６９】
図示は省略するが、図６Ｂ（ｈ）の後、マスクとして使用した酸化膜４０ａをＢＨＦで除去する（工程（３ｆ））。なお、上述したように、酸化膜４０ａを除去した後、インク耐性や接着剤の密着性確保等の目的で、再び酸化膜４０ａを成膜してもよいが、エッチングのマスクとして用いた酸化膜４０ａはあらかじめ除去する。
【００７０】
＜画像形成装置＞
次に、本発明に係る画像形成装置の一実施形態について説明する。本実施形態に係る画像形成装置を図７、図８に示す。
図７は図１に示す液滴吐出ヘッド１００を搭載した画像形成装置（インクジェット記録装置）の一例を示す斜視図である。
図７において、４１はインクジェット記録装置である。このインクジェット記録装置４１の本体の内部には、印字機構部４２、用紙搬送機構部４３が設けられている。
【００７１】
インクジェット記録装置４１には、その本体の下部に給紙カセット（又は給紙トレイ）４１’が抜き差し可能に装着される。その給紙カセット４１’には複数枚の用紙４２’が積載可能である。その本体には、排紙トレイ４３’が設けられている側を手前側として、その本体の背面側に、手差しトレイ４４’が設けられている。
【００７２】
用紙４２’は給紙カセット（又は給紙トレイ）４１’或いは手差しトレイ４４’から印字機構部４２に給送され、この印字機構部４２を経由して排紙トレイ４３’に向けて排出される。
【００７３】
インクジェット記録装置４１の用紙搬送機構部４３は、図８に示すように、給紙ローラ５１、フリクションパッド５２、ガイド部材５３、搬送ローラ５４、搬送コロ５５、先端コロ５６、印写受け部材５７、搬送コロ５８、拍車５９、排紙ローラ６０、拍車６１、排紙経路を構成するガイド部材６２、６３から大略構成されている。
【００７４】
給紙ローラ５１はフリクションパッド５２と協働して用紙４２’を分離し、ガイド部材５３は用紙４２’を搬送ローラ５４に向けて案内する。搬送ローラ５４は図示を略す副走査モータと図示を略すギヤ列とにより回転駆動される。
【００７５】
搬送ローラ５４は搬送コロ５８と協働して用紙４２’を反転させて搬送する。先端コロ５６は、用紙４２’の送り出し角度を規定する。印写受け部材５７は、用紙４２’を液滴吐出ヘッド１００の下方に向けて案内する。
【００７６】
搬送コロ５８と拍車５９とは、用紙４２’の搬送方向下流側に配置されて回転駆動される。用紙４２’はこの搬送コロ５８と拍車５９とによってガイド部材６２、６３に移送され、排紙ローラ６０、拍車６１によって排紙トレイ４３’に向けて排出される。
【００７７】
印字機構部４２は、主ガイドロッド８３、従ガイドロッド８４、主走査モータ８５、駆動プーリ８６、従動プーリ８７、タイミングベルト８８、キャリッジ８９から大略構成されている。従ガイドロッド８４は用紙搬送方向の上流側に位置し、主ガイドロッド８３は用紙搬送方向の下流側に位置している。
【００７８】
駆動プーリ８６は、主走査モータ８５の出力軸に固定され、従動プーリ８７は本体内部の適宜箇所に配設されている。タイミングベルト８８は駆動プーリ８６と従動プーリ８７とに張架されている。
【００７９】
キャリッジ８９は、タイミングベルト８８に固定されると共に、主ガイドロッド８３、従ガイドロッド８４に長手方向（主走査方向）に摺動可能に載置されている。ここでは、キャリッジ８９には、液滴吐出ヘッド１００が下方に向けて形成されている。そのキャリッジ８９はその主走査モータ８５、駆動プーリ８６、従動プーリ８７、タイミングベルト８８によって、主ガイドロッド８３の長手方向に沿って往復駆動される。
【００８０】
液滴吐出ヘッド１００には、ノズル孔３５としての複数個のインク吐出口が主走査方向と交差する方向に配列形成され、そのインク吐出口からインク滴が下方に向けて吐出される。そのキャリッジ８９には、液滴吐出ヘッド１００にインクを供給するための複数個のインクカートリッジ３０が交換可能かつ装着されている。
【００８１】
インクカートリッジ３０の内部には多孔質体が設けられ、この多孔質体にはインクが充填されている。そのインクはそれぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色からなる。その各色のインクカートリッジ３０は、主走査方向に配列してキャリッジ８９に装着される。
【００８２】
インクカートリッジ３０は、その上方には大気に連通する大気連通孔を有し、その下方には液滴吐出ヘッド１００にインクを供給する供給口を有する。その多孔質体は、液滴吐出ヘッド１００に供給されるインクを毛管現象によりわずかな負圧に維持する。
【００８３】
このインクジェット記録装置４１では、その記録時には、用紙４２’を所定位置に停止させた状態で、キャリッジ８９を主走査方向に移動させながら、画像信号に応じて液滴吐出ヘッド１００を駆動することにより、用紙４２’にインクを吐出させ、１行分の印字を実行し、１行分の印字終了後、所定量副走査方向に用紙４２’を搬送して用紙４２’を停止させ、次の行の印字を実行する。
この印字処理を例えば記録終了信号を受け取るまで実行し、１枚分の用紙４２’の印字が終了すると、用紙４２’を排出トレイ４３’に排出する。
【００８４】
そのインクジェット記録装置４１の内部には、キャリッジ８９の主走査方向の記録領域から外れた位置に、回復装置９０が設けられている。この回復装置９０は、液滴吐出ヘッド１の吐出不具合を回復するのに用いられる。
【符号の説明】
【００８５】
１０    保護基板
１１    圧電素子振動空間
１７    液供給路
１８    ＩＣ実装空間
１９    電気的接続空間
２０    流路形成基板
２１    振動板
２２    圧電素子
２３    絶縁膜
２４    配線
２７    第１の電極端子
２８    第２の電極端子
３０    インクカートリッジ
３１    液供給路
３２    液体抵抗部
３３    圧力発生室
３４    ノズル板
３５    ノズル孔
３６    ドライバーＩＣ
３６ａ  ドライバーＩＣの電極端子
３７    アンダーフィル剤
３８    熱剥離テープ
３９    サポート基板
４０ａ  酸化膜
４０ｂ  窒化膜
４０ｃ  レジスト
４１    画像形成装置（インクジェット記録装置）
４１’  給紙カセット（給紙トレイ）
４２    印字機構部
４２’  用紙
４３    用紙搬送機構部
４３’  排紙トレイ
４４’  手差しトレイ
５１    給紙ローラ
５２    フリクションパッド
５３、６２、６３  ガイド部材
５４    搬送ローラ
５５、５８  搬送コロ
５６    先端コロ
５７    印写受け部材
５９、６１  拍車
６０    排紙ローラ
８３    主ガイドロッド
８４    従ガイドロッド
８５    主走査モータ
８６    駆動プーリ
８７    従動プーリ
８８    タイミングベルト
８９    キャリッジ
１００    液滴吐出ヘッド
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８６】
【特許文献１】特開２００７−０６２２９１号公報
【特許文献２】特開２００９−２７４２２６号公報
【特許文献３】特開２００６−１９２６８５号公報
【図７】
2016022720.tif 000003
【図８】
2016022720.tif 000004
【図１】
2016022720.tif 000005
【図２】
2016022720.tif 000006
【図３】
2016022720.tif 000007
【図４Ａ】
2016022720.tif 000008
【図４Ｂ】
2016022720.tif 000009
【図５】
2016022720.tif 000010
【図６Ａ】
2016022720.tif 000011
【図６Ｂ】
2016022720.tif 000012