(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルと、ノズルが連通する吐出室と、吐出室の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、前記振動板を静電力で変形させて液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、
前記振動板を設けた第１基板及び前記電極を設けた第２基板の各接合面の少なくとも一方に、燐及びホウ素を含まないシリコン酸化膜と、燐及びホウ素を含むシリコン酸化膜と、燐を含まず、ホウ素を含むシリコン酸化膜との３層構造を有し、接合面側が燐を含まず、ホウ素を含むシリコン酸化膜であるシリコン酸化膜層を積層し、
前記シリコン酸化膜層を介して前記第１、第２基板が直接接合されている
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
液滴を吐出するノズルと、ノズルが連通する吐出室と、吐出室の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、前記振動板を静電力で変形させて液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、
前記振動板を設けた第１基板及び前記ノズルを形成した第３基板の各接合面の少なくとも一方に、燐及びホウ素を含まないシリコン酸化膜と、燐及びホウ素を含むシリコン酸化膜と、燐を含まず、ホウ素を含むシリコン酸化膜との３層構造を有し、接合面側が燐を含まず、ホウ素を含むシリコン酸化膜であるシリコン酸化膜層を積層し、
前記シリコン酸化膜層を介して前記第１、第３基板が直接接合されている
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
液滴を吐出するノズルと、ノズルが連通する吐出室と、吐出室の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、前記振動板を静電力で変形させて液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、
前記振動板を設けた第１基板及び蓋部材となる第４基板の各接合面の少なくとも一方に、燐及びホウ素を含まないシリコン酸化膜と、燐及びホウ素を含むシリコン酸化膜と、燐を含まず、ホウ素を含むシリコン酸化膜との３層構造を有し、接合面側が燐を含まず、ホウ素を含むシリコン酸化膜であるシリコン酸化膜層を積層し、
前記シリコン酸化膜層を介して前記第１、第４基板が直接接合されている
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
液滴を吐出するノズルと、ノズルが連通する吐出室と、吐出室の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、前記振動板を静電力で変形させて液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、
前記振動板を設けた第１基板及び前記電極を設けた第２基板の各接合面の少なくとも一方に、燐及びホウ素を含まないシリコン酸化膜と、燐及びホウ素を含むシリコン酸化膜と、ホウ素を含まず、燐を含むシリコン酸化膜との３層構造を有し、接合面側がホウ素を含まず、燐を含むシリコン酸化膜であるシリコン酸化膜層を積層し、
前記シリコン酸化膜層を介して前記第１、第２基板が直接接合されている
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
液滴を吐出するノズルと、ノズルが連通する吐出室と、吐出室の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、前記振動板を静電力で変形させて液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、
前記振動板を設けた第１基板及び前記ノズルを形成した第３基板の各接合面の少なくとも一方に、燐及びホウ素を含まないシリコン酸化膜と、燐及びホウ素を含むシリコン酸化膜と、ホウ素を含まず、燐を含むシリコン酸化膜との３層構造を有し、接合面側がホウ素を含まず、燐を含むシリコン酸化膜であるシリコン酸化膜層を積層し、
前記シリコン酸化膜層を介して前記第１、第３基板が直接接合されている
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
液滴を吐出するノズルと、ノズルが連通する吐出室と、吐出室の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、前記振動板を静電力で変形させて液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、
前記振動板を設けた第１基板及び蓋部材となる第４基板の各接合面の少なくとも一方に、燐及びホウ素を含まないシリコン酸化膜と、燐及びホウ素を含むシリコン酸化膜と、ホウ素を含まず、燐を含むシリコン酸化膜との３層構造を有し、接合面側がホウ素を含まず、燐を含むシリコン酸化膜であるシリコン酸化膜層を積層し、
前記シリコン酸化膜層を介して前記第１、第４基板が直接接合されている
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
インクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置において、前記インクジェットヘッドが前記請求項１乃至６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項８】
液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置において、前記液滴吐出ヘッドが前記請求項１乃至６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
液滴吐出ヘッドによって液滴を吐出する装置において、前記液滴吐出ヘッドが前記請求項１乃至６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液滴を吐出する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は液滴吐出ヘッド、インクジェット記録装置、画像形成装置、液滴を吐出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像記録装置（画像形成装置を含む。）に用いられるインクジェット記録装置における液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドとして、インク滴を吐出するノズルと、ノズルが連通する吐出室（インク流路、インク室、液室、圧力室、加圧室、加圧液室などとも称される。）と、吐出室の壁面を形成する第一電極を兼ねる振動板と、これに対向する電極（第二電極）とを備え、振動板を静電力で変形変位させてノズルからインク滴を吐出させる静電型インクジェットヘッドが知られている。
【０００３】
従来の静電型インクジェットヘッドとしては、例えば特開平６−７１８８２号公報や特開平５−５０６０１号公報に開示されているように、吐出室及び振動板を形成する基板にシリコン基板（これを「振動板基板」という。）を用い、電極を設ける基板（これを「電極基板」という。）に硼珪酸ガラス（パイレックスガラス）やシリコン基板を用いている。
【０００４】
このようなインクジェットヘッドの製造方法としては、▲１▼特開平９−２８６１０１号公報に記載されているように電極基板と振動板基板の接合に水ガラス（珪酸ナトリウム溶液）を用いるもの、▲２▼特開平１０−２８６９５４号公報に記載されているように、電極基板と振動板基板とをポリシラザンを介して接合するもの、▲３▼特開平９−２８６１０１号公報に記載されているように電極基板と振動板基板とを陽極接合するもの、▲４▼特開平６−８４４９号公報に記載されているように電極基板と振動板基板とを直接接合するものなどが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記▲１▼の電極基板と振動板基板の接合に水ガラス（珪酸ナトリウム溶液）を用いたものにあっては、この材料は低温で良好な接合性を示すが、水分の含有量が多いため膜中からの出ガス（水蒸気など）の影響が避けられず、また、高濃度にアルカリ金属を含んでいるため、アルカリ金属による汚染の問題を内在している。また、上記▲２▼の電極基板と振動板基板の接合にポリシラザンを利用したものにあっては、信頼性に優れるが、やはり出ガスの問題を内在している。
【０００６】
さらに、上記▲３▼の陽極接合を利用するものあっては、条件によってはアルカリ金属による汚染の問題が発生したり、４００℃程度の温度下で、１００〜２００００Ｖという高電圧を印加することによる振動板へのストレス蓄積などの問題を有している。また、上記▲４▼の直接接合を用いたものにあっては、原子、分子レベルで制御された接合面（鏡面、Ｒａ＜０．２ｎｍ以下）が必要とされ、しかも、接合には溶融温度に近い加熱（例えば１１００℃）が必要など、製造コストが高くなり、利用できる範囲も限られているうえ、直接接合は接合材を使わない接合技術であるため、液体のシール性などには問題が出ることもある。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、低コストで信頼性の高い液滴吐出ヘッド、この液滴吐出ヘッドを備えるインクジェット記録装置、画像形成装置、液滴を吐出する装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板を設けた第１基板及び電極を設けた第２基板の各接合面の少なくとも一方に、燐及びホウ素を含まないシリコン酸化膜と、燐及びホウ素を含むシリコン酸化膜と、燐を含まず、ホウ素を含むシリコン酸化膜との３層構造を有し、接合面側が燐を含まず、ホウ素を含むシリコン酸化膜であるシリコン酸化膜層を積層し、シリコン酸化膜層を介して第１、第２基板が直接接合されている構成としたものである。
【０００９】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板を設けた第１基板及びノズルを形成した第３基板の各接合面の少なくとも一方に、燐及びホウ素を含まないシリコン酸化膜と、燐及びホウ素を含むシリコン酸化膜と、燐を含まず、ホウ素を含むシリコン酸化膜との３層構造を有し、接合面側が燐を含まず、ホウ素を含むシリコン酸化膜であるシリコン酸化膜層を積層し、シリコン酸化膜層を介して第１、第３基板が直接接合されている構成としたものである。
【００１０】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板を設けた第１基板及び蓋部材となる第４基板の各接合面の少なくとも一方に、燐及びホウ素を含まないシリコン酸化膜と、燐及びホウ素を含むシリコン酸化膜と、燐を含まず、ホウ素を含むシリコン酸化膜との３層構造を有し、接合面側が燐を含まず、ホウ素を含むシリコン酸化膜であるシリコン酸化膜層を積層し、シリコン酸化膜層を介して第１、第４基板が直接接合されている構成としたものである。
【００１１】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板を設けた第１基板及び電極を設けた第２基板の各接合面の少なくとも一方に、燐及びホウ素を含まないシリコン酸化膜と、燐及びホウ素を含むシリコン酸化膜と、ホウ素を含まず、燐を含むシリコン酸化膜との３層構造を有し、接合面側がホウ素を含まず、燐を含むシリコン酸化膜であるシリコン酸化膜層を積層し、シリコン酸化膜層を介して第１、第２基板が直接接合されている構成としたものである。
【００１２】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板を設けた第１基板及びノズルを形成した第３基板の各接合面の少なくとも一方に、燐及びホウ素を含まないシリコン酸化膜と、燐及びホウ素を含むシリコン酸化膜と、ホウ素を含まず、燐を含むシリコン酸化膜との３層構造を有し、接合面側がホウ素を含まず、燐を含むシリコン酸化膜であるシリコン酸化膜層を積層し、シリコン酸化膜層を介して第１、第３基板が直接接合されている構成としたものである。
【００１３】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板を設けた第１基板及び蓋部材となる第４基板の各接合面の少なくとも一方に、燐及びホウ素を含まないシリコン酸化膜と、燐及びホウ素を含むシリコン酸化膜と、ホウ素を含まず、燐を含むシリコン酸化膜との３層構造を有し、接合面側がホウ素を含まず、燐を含むシリコン酸化膜であるシリコン酸化膜層を積層し、シリコン酸化膜層を介して第１、第４基板が直接接合されている構成としたものである。
【００１７】
本発明に係るインクジェット記録装置は、インクジェットヘッドが本発明に係る液滴吐出ヘッドである構成としたものである。本発明に係る画像形成装置、液滴を吐出する装置は、本発明に係る液滴吐出ヘッドを搭載したものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドの分解斜視説明図、図２は同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図、図３は同ヘッドの振動板短手方向の要部拡大断面図である。
【００１９】
このインクジェットヘッドは、単結晶シリコン基板を用いた第１基板である流路基板１と、この流路基板１の下側に設けた単結晶シリコン基板を用いた第２基板である電極基板２と、流路基板１の上側に設けた単結晶シリコン基板を用いた第３基板であるノズル板３とを備え、インク滴を吐出する複数のノズル４、各ノズル４が連通するインク流路である吐出室６、各吐出室６にインク供給路を兼ねた流体抵抗部７を介して連通する共通液室８などを形成している。
【００２０】
流路基板１にはノズル４が連通する複数の吐出室６及びこの吐出室６の壁面である底部をなす振動板１０（電極を兼ねている）を形成する凹部を形成し、ノズル板３にはノズル４となる孔及び流体抵抗部７を形成する溝を形成し、また流路基板１と電極基板２には共通液室８を形成する貫通部を形成している。
【００２１】
ここで、流路基板１は、単結晶シリコン基板を用いた場合、予め振動板厚さにボロンを注入してエッチングストップ層となる高濃度ボロン層を形成し、電極基板２と接合した後、吐出室６となる凹部をＫＯＨ水溶液などのエッチング液を用いて異方性エッチングすることにより、このとき高濃度ボロン層がエッチングストップ層となって振動板１０が高精度に形成される。また、ベース基板と活性層基板とを酸化膜を介して接合したＳＯＩ基板を用いて、活性層基板を振動板１０とすることもできる。
【００２２】
また、電極基板２には、単結晶シリコン基板を用いて、熱酸化法などで酸化層２ａを形成し、この酸化層２ａに凹部１４を形成して、この凹部１４底面に振動板１０に対向する電極１５を設け、振動板１０と電極１５との間にギャップ１６を形成し、これらの振動板１０と電極１５とによってアクチュエータ部（エネルギー発生手段）を構成している。このとき、凹部１４の深さはギャップ１６の長さを規定することになる。
【００２３】
ここで、電極基板２の凹部１４は図４にも示すように振動板短手方向で断面形状が傾斜面を有する形状とし、この凹部１４の底面に電極１５を形成することにより、振動板１０と電極１５とを振動板短手方向で非平行状態で対向させている。なお、このように非平行な振動板１０と電極１５で形成されるギャップ１６を非平行ギャップと称する。もちろん、振動板１０と電極１５とを平行な状態で対向させることもできるし、振動板長手方向で非平行ギャップとすることもできる。
【００２４】
電極基板２の電極１５としては、金、或いは、通常半導体素子の形成プロセスで一般的に用いられるＡｌ、Ｃｒ、Ｎｉ等の金属材料や、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ等の高融点金属などを用いることができる。
【００２５】
ノズル板３には、多数のノズル４を形成するとともに、共通液室８と吐出室６を連通するための流体抵抗部７を形成する溝部を形成している。ここでは、インク吐出面（ノズル表面側）には撥水性皮膜を成膜している。このノズル板３にはステンレス基板を用いているが、この他、エレクトロフォーミング（電鋳）工法によるニッケルメッキ膜、ポリイミド等の樹脂にエキシマレーザー加工をしたもの、金属プレートにプレス加工で穴加工をしたもの等でも用いることができる。
【００２６】
ここで、流路基板１と電極基板２とは燐及び／又はホウ素を含むシリコン酸化膜層１８を介して接合している。このシリコン酸化膜１８は、電極基板２の全面に形成することにより、電極１５表面では電極保護膜１７を兼ねている。
【００２７】
なお、シリコン酸化膜層１８としては、燐及びホウ素を含まないシリコン酸化膜（ＮＳＧ：Non-doped Silicate Glass）と、燐及びホウ素を含むシリコン酸化膜（ＢＰＳＧ：BoroPhospho-Silicate Glass）との２層構造とすることもできる。
【００２８】
また、シリコン酸化膜層１８としては、燐及びホウ素を含まないシリコン酸化膜（ＮＳＧ）と、燐及びホウ素を含むシリコン酸化膜（ＢＰＳＧ）と、燐を含まず、ホウ素を含むシリコン酸化膜（ＢＳＧ：Boro-Silicate Glass）との３層構造とすることもできる。
【００２９】
或いは、燐及びホウ素を含まないシリコン酸化膜（ＮＳＧ）と、燐及びホウ素を含むシリコン酸化膜（ＢＰＳＧ）と、ホウ素を含まず、燐素を含むシリコン酸化膜（ＰＳＧ：Phospho-Silicate Glass）との３層構造とすることもできる。さらに、シリコン酸化膜層１８としては、塗布型のシリコン酸化膜（ＳＯＧ：Spin On Glass）を用いることができる。
【００３０】
このインクジェットヘッドではノズル４を二列配置し、この各ノズル４に対応して吐出室６、振動板１０、電極１５なども二列配置し、各ノズル列の中央部に共通液室８を配置して、左右の吐出室６にインクを供給する構成を採用している。これにより、簡単なヘッド構成で多数のノズルを有するマルチノズルヘッドを構成することができる。
【００３１】
そして、電極１５は外部に延設して接続部（電極パッド部）１５ａとし、これにヘッド駆動回路であるドライバＩＣ２０をワイヤボンドによって搭載したＦＰＣケーブル２１を異方性導電膜などを介して接続している。このとき、電極基板２とノズル板３との間（ギャップ１６入口）はエポキシ樹脂等の接着剤を用いたギャップ封止剤２２にて気密封止し、ギャップ１６内に湿気が侵入して振動板１０が変位しなくなるのを防止している。
【００３２】
さらに、インクジェットヘッド全体をフレーム部材２５上に接着剤で接合している。このフレーム部材２５にはインクジェットヘッドの共通液室８に外部からインクを供給するためのインク供給穴２６を形成しており、またＦＰＣケーブル２１等はフレーム部材２５に形成した穴部２７に収納される。
【００３３】
このフレーム部材２５とノズル板３との間はエポキシ樹脂等の接着剤を用いたギャップ封止剤２８にて封止し、撥水性を有するノズル板３表面のインクが電極基板２やＦＰＣケーブル２１等に回り込むことを防止している。そして、このヘッドのフレーム部材２５にはインクカートリッジとのジョイント部材３０が連結されて、フレーム部材２５に熱融着したフィルタ３１を介してインクカートリッジからインク供給穴２６を通じて共通液室８にインクが供給される。
【００３４】
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、振動板１０を共通電極とし、電極１５を個別電極として、振動板１０と電極１５との間に駆動波形を印加することにより、振動板１０と電極１５との間に静電力（静電吸引力）が発生して、振動板１０が電極１５側に変形変位する。これにより、吐出室６の内容積が拡張されて内圧が下がるため、流体抵抗部７を介して共通液室８から吐出室６にインクが充填される。
【００３５】
次いで、電極１５への電圧印加を断つと、静電力が作用しなくなり、振動板１０はそれ自身のもつ弾性によって復元する。この動作に伴い吐出室６の内圧が上昇し、ノズル５からインク滴が吐出される。再び電極に電圧を印加すると、再び静電吸引力によって振動板は電極側に引き込まれる。
【００３６】
このインクジェットヘッドにおいては、ヘッドを構成する第１基板（流路基板１）、第２基板（電極基板２）及び第３基板（ノズル板３）が全てシリコン基板からなるため、基板間の熱膨張差がなくなり、ヘッド製造プロセスでの熱履歴による歪みの発生が無くなる。また、高密度ラインヘッド（長尺ヘッド）とした場合でも、使用上の温度変化による基板歪み等が発生しないので、印字特性やインクジェットヘッドの信頼性に影響がない。
【００３７】
そして、第１基板（流路基板１）と第２基板（電極基板２）とを燐及び／又はホウ素を含むシリコン酸化膜層１８を介して接合しているので、シリコン酸化膜１８の軟化点が下がり、シリコン基板の直接接合に要する温度を下げることができ、また、加熱によりシリコン酸化膜１８表面がリフローを起こして接合界面の平坦度がＲａ＜０．２ｎｍ以下になり、良好な直接接合性が得られるようになるので、低コストで第１基板（流路基板１）と第２基板（電極基板２）とを接合することができるようになる。
【００３８】
ここで、シリコン酸化膜層１８としては、ＮＳＧ膜とＢＰＳＧ膜との２層構造膜とする（接合界面側がＢＰＳＧ膜とする。）ことによって、接合界面をＢＰＳＧ膜で覆うことができるので、インクシール性が向上する。
【００３９】
また、シリコン酸化膜層１８としては、ＮＳＧ膜とＢＰＳＧ膜とＢＳＧ膜との３層構造膜とする（接合界面側がＢＳＧ膜とする。）ことによって、流路基板１となるシリコン基板のドーパントとしてボロンを用いている場合に、ボロンの吸出しによる電気特性の変化を低減することができるとともに、接合界面をＢＳＧ膜とすることにより、ＢＳＧ膜のみを軟化させてることができて、ギャップ精度の狂いが殆どなく、高精度ギャップを確保できる。
【００４０】
さらに、シリコン酸化膜１８としては、ＮＳＧ膜とＢＰＳＧ膜とＰＳＧ膜との３層構造膜とする（接合界面側がＰＳＧ膜とする。）ことによって、流路基板１となるシリコン基板のドーパントとして燐を用いている場合に、燐の吸出しによる電気特性の変化を低減することができるとともに、接合界面をＰＳＧ膜とすることにより、ＰＳＧ膜の高い保護特性によって電極材料の劣化を防止することができる。
【００４１】
さらにまた、シリコン酸化膜層１８としては、ＳＯＧ膜を用いることによって、厚膜のシリコン酸化膜層を容易に形成することができ、また、シリコン基板として未研磨基板を用いることができるようになり、一層のコストの低減を図れる。
【００４２】
次に、第２実施形態に係るインクジェットヘッドについて図５乃至図７を参照して説明する。なお、図５は同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図、図６は同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図、図７は同ヘッドの平面説明図である。
このインクジェットヘッドは、第一基板である流路基板４１と、この流路基板４１の下側に設けた第二基板である電極基板４２と、流路基板１の上側に設けた第三基板であるノズル板４３とを備え、インク滴を吐出する複数のノズル４４、各ノズル４４が連通するインク流路である吐出室４６、各吐出室４６にインク供給路を兼ねた流体抵抗部４７を介して連通する共通液室４８などを形成している。
【００４３】
流路基板４１にはノズル４４が連通する複数の吐出室４６及びこの吐出室４６の壁面である底部をなす振動板５０（電極を兼ねている）を形成する凹部及び共通液室４８を形成する凹部を形成し、ノズル板４３にはノズル４４となる孔及び流体抵抗部４７を形成する溝並びに共通液室４８に外部からインクを供給するためのインク供給孔４９を形成している。
【００４４】
電極基板４２上にはシリコン酸化膜５３を形成し、このシリコン酸化膜５３に底面が振動板５０と平行になる電極形成溝である凹部５４を形成し、この凹部５４底面に電極５５を形成することで振動板５０と電極５５とをギャップ５６を介して平行状態で配置している。
【００４５】
そして、流路基板４１と電極基板４２とは燐及び／又はホウ素を含むシリコン酸化膜層であるＢＰＳＧ膜５８を介して接合している。このＢＰＳＧ膜５８は、電極基板４２の全面に形成することにより、電極５５表面では電極保護膜５７を兼ねている。なお、燐及び／又はホウ素を含むシリコン酸化膜層としては、ＢＰＳＧ膜５８に代えて、ＢＳＧ膜、ＰＳＧ膜、ＮＳＧ膜とＢＰＳＧ膜の２層構造膜、ＮＳＧ膜とＢＰＳＧ膜及びＢＳＧ膜との３層構造膜、又は、ＮＳＧ膜とＢＰＳＧ膜及びＰＳＧとの３層構造膜などを用いることもできる。
【００４６】
また、図７にも示すように、電極５５は外部に延設して電極パッド部５５ａを形成している。さらに、ノズル板４３には振動板５０を外部と接続するための電極パッド部５０ａを形成している。
【００４７】
また、流路基板４１とノズル板４３とも燐及び／又はホウ素を含むシリコン酸化膜層であるＢＰＳＧ膜５９を介して接合している。なお、ここでも、燐及び／又はホウ素を含むシリコン酸化膜層としては、ＢＰＳＧ膜５９に代えて、ＢＳＧ膜、ＰＳＧ膜、ＮＳＧ膜とＢＰＳＧ膜の２層構造膜、ＮＳＧ膜とＢＰＳＧ膜及びＢＳＧ膜との３層構造膜、又は、ＮＳＧ膜とＢＰＳＧ膜及びＰＳＧとの３層構造膜などを用いることもできる。
【００４８】
そこで、この第２実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法について図８乃至図１１をも参照して説明する。なお、図８乃至図１０は同製造工程を示す振動板短手方向での模式的説明図、図１１乃至図１３は同じく振動板長手方向での模式的説明図である。なお、最終工程前の用語は異なる部分もあるが、符号は便宜上図５乃至図７と同一のものを用いる。
【００４９】
図８（ａ）及び図１１（ａ）に示すように低抵抗品として市販されているｐ型の単結晶シリコン（ウエハを用いる。）で、結晶面方位が（１１０）または（１００）であり、電極基板となるシリコン基板４２上に、ウェット或いはドライの熱酸化法によって保護膜となるシリコン酸化膜５３を約２μｍの厚さに形成する。なお、ここでは、ｐ型の単結晶シリコン基板を用いたが、ｎ型の基板であっても良い。
【００５０】
続いて、各図（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜５３に電極形成溝である凹部５４を掘り込む。ここでは、シリコン酸化膜５３上にフォトレジストを塗布し、電極を形成するためのパターニングを行い、このフォトレジストパターンをマスクとして、弗化アンモニウムなどの緩衝成分を含む弗化水素溶液（例えば、ダイキン工業製：ＢＨＦ−６３Ｕなど、商品名）を用いて凹部５４を掘り込む。
【００５１】
このときの掘り込み量は電極材料の厚さと、電極５５と振動板５０との間に必要な空間量を足した分だけ掘り込むことになる。このときの掘り込み量は約１μｍ程度と少ないので、弗化水素溶液を用いたウェットエッチングによる掘り込みにおいても、ウェハ面内の掘り込み量のばらつきは極めて小さくできる。
【００５２】
そして、シリコン酸化膜５３の全面に電極材料となる多結晶シリコン膜を約３００ｎｍの厚さに堆積し、フォトエッチングの手法を用いて所望の電極形状に加工することにより、各図（ｃ）に示すように、凹部５４底面に電極５５を形成する。ここでは、不純物がドーピングされたポリシリコンを電極５５に使用しているが、高融点金属を利用しても良いし、窒化チタンのような導電性のセラミックスを電極としても良いことは前述したとおりである。
【００５３】
次いで、各図（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜５３の全面（ウエハ全面）にＣＶＤなどの手法を用いて燐及び／又はホウ素を含むシリコン酸化膜層であるＢＰＳＧ膜５８を約１５０ｎｍの厚さに堆積させる。この場合のＢＰＳＧ膜５８は、電極５５を保護する保護膜５７の目的も併せ持っている。
【００５４】
ここでは、ＢＰＳＧ膜５８は、燐濃度４．５％、ボロン濃度４．０％になるように成膜した。このときの燐、ボロンの濃度は、半導体プロセスで一般的に使われている濃度であるが、この濃度に限定されるものではない。また、燐及び／又はホウ素を含むシリコン酸化膜層としては、前述したように、ボロンを含まないＰＳＧ膜であっても良いし、燐を含まないＢＳＧ膜であってもよい。
【００５５】
すなわち、本発明の重点はシリコン酸化膜層中に、燐あるいはボロンを含有させることによって、軟化点を下げることで、直接接合に必要な温度を低下させることにある。この軟化点を下げるという目的を達成するだけであれば、ゲルマニウムなどの、燐・ボロン以外の不純物を含有させる手法もあるが、電極材料との親和性やデバイスとしての信頼性を考えた場合、半導体プロセスで実績のある燐・ボロンを用いる方が本発明を達成する上でより利点が大きくなる。
【００５６】
次に、図９（ａ）及び図１２（ａ）に示すように、このシリコンウェハ（電極基板４２）を窒素ガス雰囲気下で熱処理することにより、ＢＰＳＧ膜５８が軟化して凹部１４の側壁と電極５５との間を埋めるようになる。
【００５７】
このときの熱処理条件は、８５０℃、２時間とした。ここで、この８５０℃という温度は、この次に行う直接接合の温度８００℃よりも５０℃だけ高い温度になっている。もちろん、直接接合の温度がこれよりも低ければ、これよりも低い温度での熱処理で良い。ただし、ＢＰＳＧ膜５８がリフロー性を示す温度よりも高い温度とする。
【００５８】
この熱処理によって、ＢＰＳＧ膜５８中に存在する水分や水素ガスなどが放出され、直接接合時の出ガスによるボイドの発生を防ぐことができる。また、この熱処理によってＢＰＳＧ膜５８表面がリフローを起こし、成膜直後にはＡＦＭを用いた表面評価で、Ｒａ値で１〜３ｎｍ程度あった表面の荒れが０．１〜０．２ｎｍとなり、非常に良好な直接接合性を持つようにできる。
【００５９】
そして、各図（ｂ）に示すように、振動板を設ける流路基板となるシリコン基板４１はｐ型の極性を持ち、（１１０）の面方位を持つ両面研磨のシリコン基板を利用した。このようなシリコン基板を利用する目的は、シリコンのウェットエッチング時のエッチング速度の面異方性を利用し、精度の良い加工形状を得るためのものである。このシリコン基板４１の接合面になる面には、高濃度のホウ素を注入（５×１０19原子／cm3以上）後これを活性化し、所定の深さ（振動板の厚さ）まで拡散させて振動板となる拡散層５０を形成している。
【００６０】
なお、ここでは、高濃度に不純物が注入されたシリコン基板を用いているが、前述したように、例えばＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板の活性層を振動板として使用することも可能であるし、或いは、高濃度不純物基板上に、シリコンをエピ成長させた基板のエピ層を振動板とすることもできる。
【００６１】
その後、各図（ｃ）に示すように、流路基板となるシリコン基板４１と電極基板となるシリコン基板４２とを接合する。
【００６２】
ここでは、各基板４１、４２をＲＣＡ洗浄で知られる基板洗浄法を用いて洗浄した後、硫酸と過酸化水素水の熱混合液に浸漬し、接合面を親水化させることで直接接合をし易い表面状態とする。その後、これらの基板４１、４２を静かにアライメントし各基板４１、４２を接合する。
【００６３】
次いで、アライメントが完了した基板４１、４２を真空チャンバー中に導入し、１×１０-3ｍbar以下の真空度になるまで減圧する。続いて、各基板４１、４２のアライメントがずれない様な状態で、各ウェハを押さえつけることでプリ接合を完了した。この時、位置ずれしないように押さえると共に、押圧力は基板４１、４２に歪みを与えたり、位置ずれを起こさない限り強く押さえることが重要である。さらにこの後、貼り合わせたウェハを窒素ガス雰囲気下で、８００℃、２時間焼成し強固な接合を得た。
【００６４】
その後、シリコン基板４１を研磨、研削、ＣＭＰ等などの機械的、物理的あるいは、化学的手法によってウェハの初期厚さよりも薄くする。この場合、直接接合によって接合した界面が剥離したり破壊されることはない。ここでは、シリコン基板４１として、市販の４００μｍ厚さのシリコンウェハを貼り合わせた後、液室高さ（吐出室の高さ）が９５±５μｍになるまで研磨した。なお、シリコンウエハの初期厚さをそのまま用いる場合には研磨は不要である。
【００６５】
続いて、図１０（ａ）及び図１３（ａ）に示すように、シリコン基板４１をエッチングして吐出室４６及び振動板５０を形成する凹部並びに共通液室４８を形成する凹部を形成する。
【００６６】
ここでは、基板を熱処理しバッファ酸化膜を約５０ｎｍの厚さに形成し、更に後工程でのエッチングバリア層となるシリコン窒化膜をＣＶＤなどの方法で約１００んｍの厚さに形成して、フォトエッチングの手法を用いて、液室などを形成するためのパターニングを行い、フォトレジスト膜をマスクにして、シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜を順次エッチングし、基板上に液室パターンに対応する開口を有するパターンを形成する。
【００６７】
そして、この基板を高濃度の水酸化カリウム溶液（例えば、８０℃に加熱した３０％濃度のＫＯＨ溶液）中に浸漬し、シリコン基板４１の異方性エッチングを行うことにより、吐出室４６及び共通液室４８となる凹部を形成する。ここで、エッチング液が高濃度ボロン拡散層５０に到達した時、エッチングレートが著しく低下することで、ほぼ自動的にエッチングが停止した状態になり、高濃度ボロン拡散層からなる振動板５０が形成される。
【００６８】
なお、高濃度のアルカリ金属の水溶液を用いたエッチング以外にも、ＴＭＡＨ（テトラ・メチル・アンンモニウム・ヒドロキシド）を使ったウェットエッチングでも良い。この後、超純水を使ってリンス（約１０分間）した後、スピン乾燥等で乾燥させる。
【００６９】
また、各図（ｂ）に示すように、シリコン基板からなるノズル板４３にもＣＶＤ等の方法でシリコン酸化膜であるＢＰＳＧ膜４９を堆積する。このときの成膜条件は、前記電極基板４２上に形成したＢＰＳＧ膜４８と同じとしたが、もちろん、この組成などはデバイスの構造や製造方法によって自由に変更できることは言うまでもない。
【００７０】
そして、ＢＰＳＧ膜５９を形成したノズル板４３を前記工程と同様にして、窒素ガス雰囲気下で熱処理（８５０℃、２時間）を行う。もちろん、直接接合の温度がこれよりも低ければ、これよりも低い温度での熱処理で良いが、ＢＰＳＧ膜５９がリフロー性を示す温度よりも高い温度とする。この熱処理によって、ＢＰＳＧ膜５９中に存在する水分や水素ガスなどが放出され、接合時の出ガスによるボイドの発生を防ぐことができる。また、この処理によってＢＰＳＧ膜５９表面がリフローを起こし、成膜直後にはＡＦＭを用いた表面評価で、Ｒａ値で１〜３ｎｍ程度あった表面の荒れが０．１〜０．２ｎｍとなり、非常に良好な直接接合性を持つようにできる。
【００７１】
そして、このノズル板４３と流路基板４１とをアライメントした後、両基板を貼り合わせ、前記と同じ条件で焼成して接合し、その後、ノズル板４３の表面（インク吐出面）には撥水層を形成する処理を行って、図５及び図６に示すインクジェットヘッドを完成する。このとき、先に接合したウェハ（基板４１、４２）よりも低い温度で焼成することが好ましいが、少なくとも先に接合した基板と同じ温度で焼成するようにすれば、出ガスなどの問題も無く接合することができる。
【００７２】
また、このときのプロセス中に生じる微細な表面傷は、ＢＰＳＧ膜５８、５９がリフローするときに埋められるため、インクなどの液体を通した場合のリークなどの発生を防止することができる。もちろん深い傷や幅の広い傷などは埋めきれないので、そのような傷が付かないような工程設計を行う必要はある。接合強度も前述のように十分な強度を持っている。
【００７３】
なお、この実施形態のヘッドではノズル板４３を流路基板４１に接合しているが、ノズル板４３をノズル連通路を形成する流路板とノズルを形成したノズル形成部材の複層構造とすることもできる。また、上記の工程では、電極となる基板から順次接合していったが、各基板を所望の形状に加工した後、接合面にＢＰＳＧ膜などを成膜し、ウェハ貼り合わせ用のアライナー（例えば、ＥＶ社４００シリーズ：商品名など）を用いて一度に接合することもできる。
【００７４】
このようにして製造したインクジェットヘッドは、ヘッドを構成する主要部材がシリコンであるため、実使用時の温度上昇等によってもヘッドの膨張が均一であるので、ヘッドの反りや歪みの発生がない。ヘッドの設計を工夫すれば、ラインヘッドと呼ばれる長尺ヘッド（例えばＡ４サイズヘッド）を作ることも可能となる。
【００７５】
次に、本発明の第３実施形態に係るインクジェットヘッドについて図１４及び図１５を参照して説明する。なお、図１４は同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図、図１５は同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図である。
この実施形態は、上記第２実施形態のインクジェットヘッドにおいて、流路基板４１の流路側にも燐及び／又はホウ素を含むシリコン酸化膜層であるＢＰＳＧ膜６０を前記第２実施形態のヘッドの製造工程で説明した同様な条件で成膜し、ノズル板４３と流路基板４１とをシリコン酸化膜５９、６０同士の接合としたものである。
【００７６】
なお、ここでも、燐及び／又はホウ素を含むシリコン酸化膜層としては、ＢＰＳＧ膜６０に代えて、ＢＳＧ膜、ＰＳＧ膜、ＮＳＧ膜とＢＰＳＧ膜の２層構造膜、ＮＳＧ膜とＢＰＳＧ膜及びＢＳＧ膜との３層構造膜、又は、ＮＳＧ膜とＢＰＳＧ膜及びＰＳＧとの３層構造膜などを用いることもできる。
【００７７】
このようにすれば、各製造プロセスを経て得られる流路基板４１の流路面をＢＰＳＧ膜等のシリコン酸化膜６０で被覆することができて、流路面の表面傷などを低減することができ、インクの流動性が安定する。
【００７８】
次に、本発明の第４実施形態に係るインクジェットヘッドについて図１６及び図１７を参照して説明する。なお、図１６は同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図、図１７は同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図である。
【００７９】
この実施形態は、上記第２実施形態のインクジェットヘッドと電極基板４２側の構成が異なるだけであるので、この点について説明すると、電極基板４２上にはシリコン酸化膜５３を形成し、このシリコン酸化膜５３表面に振動板５０に対向する電極５５を形成し、このシリコン酸化膜５３及び電極５５上に燐及び／又はホウ素を含むシリコン酸化膜層であるＢＰＳＧ膜５８を堆積形成し、このＢＰＳＧ膜５８に振動板５０と電極５５とのギャップ５６を形成する凹部５４を形成している。この凹部５４の底面は振動板５０に対して振動板短手方向の断面で非平行に形成することにより、ギャップ５６を非平行ギャップとしている。
【００８０】
そこで、この第４実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程について図１８乃至図２１を参照して説明する。なお、図１８及び図１９は同製造工程を示す振動板短手方向での模式的説明図、図２０及び図２１は同じく振動板長手方向での模式的説明図である。なお、最終工程前の用語は異なる部分もあるが、符号は便宜上図１６及び図１７と同一のものを用いる。
【００８１】
先ず、図１８（ａ）及び図２０（ａ）に示すように、低抵抗品として販売されているｐ型の単結晶シリコンで、面方位が（１１０）または（１００）である電極基板となるシリコン基板４１上に、ウェット或いはドライの熱酸化法によってギャップ層および絶縁膜となるシリコン酸化膜５３を２．５μｍの厚さに形成する。ここでは、ｐ型の単結晶シリコン基板を用いたが、ｎ型の基板であっても良い。
【００８２】
続いて、各図（ｂ）に示すようにシリコン酸化膜５３上に電極５５を形成する。ここでは、電極材料となる窒化チタンをスパッタ法でシリコン酸化膜５３の全面に堆積させ、更にマスクとなるシリコン酸化膜をＣＶＤ法等を用いて堆積した後、フォトエッチングの手法を用いて、電極を形成するためのパターニングを行い、フォトレジスト膜をマスクにして、マスクとしてのシリコン酸化膜を弗化水素水にてエッチングし、続いて、フォトレジスト膜及びシリコン酸化膜をマスクとして、アンモニア水＋過酸化水素水＋純水の混合溶液を用いて、窒化チタンをエッチングすることで所望の電極形状の電極５５を形成した。
【００８３】
さらに、電極５５を形成したシリコン酸化膜５３の全面に、燐及び／又はホウ素を含むシリコン酸化膜であるＢＰＳＧ膜５８をＣＶＤなどの手法を用いて、約４００ｎｍの厚さに堆積させる。この場合のＢＰＳＧ膜５８は、電極を保護する目的も併せ持っている。このときのＢＰＳＧ膜５８は、燐濃度４．５％、ボロン濃度４．０％になるように成膜した。この燐及びボロンの濃度は、半導体プロセスで一般的に使われている濃度であるが、この濃度に限定されるものではない。また、ボロンを含まないＰＳＧ膜となっても良いし、燐を含まないＢＳＧ膜となっても良い。
【００８４】
次に、同図（ｃ）に示すように、ＢＰＳＧ膜５８の表面を平坦化する処理を行う。この平坦化処理の第１例は、ＣＭＰの手法を用いて、電極基板４２のＢＰＳＧ膜５８面を研磨して、ＢＰＳＧ膜５８表面の凹凸を平坦化し、接合可能な表面形状とする。現在のＣＭＰの技術では、０．０１μｍ程度の研磨量で、研磨ばらつき０．００８μｍ程度に仕上げることができ、非常に良い平面性が得られる。また、その表面粗さはＲａ値で、０．１〜０．２ｎｍと極めて平滑な面が得られ、これによって直接接合性が高まる。
【００８５】
その後、このシリコンウェハ（電極基板４２）を窒素ガス雰囲気下で例えば８５０℃、２時間の熱処理を行う。もちろん、直接接合の温度がこれよりも低ければ、これよりも低い温度での熱処理で良いが、前述したように、ＢＰＳＧ膜５８がリフロー性を示す温度よりも低くなってはいけない。この熱処理によって、ＢＰＳＧ膜５８中に存在する水分や水素ガスなどが放出され、接合時の出ガスによるボイドの発生を防ぐことができる。
【００８６】
また、平坦化処理の第２例としては、シリコンウェハ（電極基板４２）を窒素ガス雰囲気下で、例えば１０００℃、２時間の熱処理を行う。この熱処理によって、ＢＰＳＧ膜５８中に存在する水分や水素ガスなどが放出され、接合時の出ガスによるボイドの発生を防ぐことができるとともに、ＢＰＳＧ膜５８の流動性が高まり、電極５５の高さによって生じていたＢＰＳＧ膜５８の凸部がグローバルに平坦化され、直接接合が可能な平面となる。それと同時に、Ｒａ値で１〜３ｎｍ程度あった表面の荒れが０．１〜０．２ｎｍとなり、非常に良好な直接接合性を持つようにできる。
【００８７】
このような平坦化処理を行った後、各図（ｄ）に示すように、平坦化したＢＰＳＧ膜５８上にレジストを塗布し、ギャップを形成するためのパターニングを行い、このフォトレジストパターンをマスクとして、弗化アンモニウムなどの緩衝成分を含む弗化水素溶液（例えば、ダイキン工業製：ＢＨＦ−６３Ｕ（商品名）など）を用いて、ＢＰＳＧ膜５８に電極形成溝となる凹部５４を掘り込む。
【００８８】
このときの掘り込み量がギャップ深さになる。このときの掘り込み量は約１μｍ程度と少ないので、弗化水素溶液を用いたウェットエッチングによる掘り込みにおいても、ウェハ面内の掘り込み量のばらつきは極めて小さくなる。また、この場合、レジストパターンの厚さに傾斜を付け、そのレジスト越しにドライエッチングを行うことによって、ギャップ形状を非平行状態に形成している。
【００８９】
その後、図１９（ａ）及び図２１（ａ）にも示すように、前述した第２実施形態の製造工程と同様、流路基板となるシリコン基板４１を電極基板４２にＢＰＳＧ膜５８を介して直接接合した後、各図（ｂ）に示すように異方性エッチングをして流路基板４１に吐出室４６、振動板５０及び共通液室４８などを形成し、続いてノズル板４３を同じくＢＰＳＧ膜４９を介して流路基板４１上に直接接合する。なお、この工程の詳細は、前述した第２実施形態の製造工程と同様である。
【００９０】
次に、本発明の第５実施形態に係るインクジェットヘッドについて図２２及び図２３を参照して説明する。なお、図２２は同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図、図２３は同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図である。
この実施形態は、上記第４実施形態のインクジェットヘッドにおいて、流路基板４１の流路側にも燐及び／又はホウ素を含むシリコン酸化膜層であるＢＰＳＧ膜６０を前記第４実施形態のヘッドの製造工程で説明した同様な条件で成膜し、ノズル板４３と流路基板４１とをＢＰＳＧ膜５９、６０同士の接合としたものである。
【００９１】
このようにすれば、各製造プロセスを経て得られる流路基板４１の流路面をＢＰＳＧ膜６０で被覆することができて、流路面の表面傷などを低減することができ、インクの流動性が安定する。なお、ここでも、燐及び／又はホウ素を含むシリコン酸化膜層としては、ＢＰＳＧ膜６０に代えて、ＢＳＧ膜、ＰＳＧ膜、ＮＳＧ膜とＢＰＳＧ膜の２層構造膜、ＮＳＧ膜とＢＰＳＧ膜及びＢＳＧ膜との３層構造膜、又は、ＮＳＧ膜とＢＰＳＧ膜及びＰＳＧとの３層構造膜などを用いることもできる。
【００９２】
次に、本発明の第６実施形態に係るインクジェットヘッドについて図２４及び図２５を参照して説明する。なお、図２４は同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図、図２５は同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図である。
この実施形態は、上記第４実施形態のインクジェットヘッドと電極基板４２側の構成が異なるだけであるので、この点について説明する。
【００９３】
電極基板４２上にはシリコン酸化膜であるＮＳＧ膜６１を形成し、このＮＳＧ膜６１上に振動板５０に対向する電極５５を形成し、このシＮＳＧ膜６１及び電極５５上にＮＳＧ膜６２を成膜し、更にこのＮＳＧ膜６２上に燐及び／又はホウ素を含むシリコン酸化膜であるＢＰＳＧ膜５８を堆積形成し、このＢＰＳＧ膜５８に振動板５０と電極５５とのギャップ５６を形成する凹部５４を形成している。この凹部５４の底面は振動板５０に対して振動板短手方向の断面で非平行に形成することにより、ギャップ５６を非平行ギャップとしている。
【００９４】
そこで、この第６実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程について図２６及び図２７を参照して説明する。なお、図２６は同製造工程を示す振動板短手方向での模式的説明図、図２７は同じく振動板長手方向での模式的説明図である。なお、最終工程前の用語は異なる部分もあるが、符号は便宜上図２４及び図２５と同一のものを用いる。
【００９５】
先ず、各図（ａ）に示すように、低抵抗品として販売されているｐ型の単結晶シリコンで、面方位が（１１０）または（１００）である基板上に、ＣＶＤなどの方法でＮＳＧ膜６１を形成する。ここでは、ｐ型の単結晶シリコン基板を用いたが、ｎ型の基板であっても良い。また、ＳＯＧをスピンコータなどを用いて回転塗布し、酸化膜層を形成した後、熱処理して用いても良い。
【００９６】
続いて、各図（ｂ）に示すように、電極材料となる窒化チタンをスパッタ法で基板全面に堆積させ、更にマスクとなるシリコン酸化膜をＣＶＤ法等を用いて堆積した後、フォトエッチングの手法を用いて、電極を形成するためのパターニングを行い、フォトレジスト膜をマスクにして、シリコン酸化膜を弗化水素水にてエッチングし、続いて、フォトレジスト膜及びシリコン酸化膜をマスクとして、アンモニア水＋過酸化水素水＋純水の混合溶液を用いて、窒化チタンをエッチングし所望の形状の電極５５を形成する。
【００９７】
そして、ＮＳＧ膜６１及び電極５５上にＣＶＤなどの方法でＮＳＧ膜６２を成膜する。このときのＮＳＧ膜６２は電極５５を十分にカバーするだけの厚さがあれば良い。続いて、連続的にＢＰＳＧ膜５８を約１５０ｎｍの厚さに堆積させる。このときのＢＰＳＧ膜５８は、燐濃度４．５％、ボロン濃度４．０％になるように成膜した。この燐、ボロンの濃度は、半導体プロセスで一般的に使われている濃度であるが、この濃度に限定されるものではない。また、ボロンを含まないＰＳＧ膜となっても良いし、燐を含まないＢＳＧ膜となっても良い。また、成膜の最後の段階で、ガス種を切り替え、ＢＰＳＧ膜５８の表面側にＢＳＧ膜を形成したり、ＰＳＧ膜を形成することも簡単である。
【００９８】
次に、各図（ｃ）に示すように、ＢＰＳＧ膜５８の表面を平坦化する処理（前述した平坦化処理の第１例、第２例と同様である。）をした後、各図（ｄ）に示すように、ＢＰＳＧ膜５８にギャップ形成溝となる凹部５４を掘り込む。その後は、前述した各実施形態の製造工程と同様であるので説明を省略する。
【００９９】
次に、本発明の第７実施形態に係るインクジェットヘッドについて図２８及び図２９を参照して説明する。なお、図２８は同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図、図２９は同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図である。
この実施形態は、上記第４実施形態のインクジェットヘッドと電極基板４２側の構成が異なるだけであるので、この点について説明する。
【０１００】
電極基板４２上にはシリコン酸化膜であるＳＯＧ膜６４を形成し、このＳＯＧ膜６４上に振動板５０に対向する電極５５を形成し、このＳＯＧ膜６４及び電極５５上にＳＯＧ膜６５を成膜し、更にこのＳＯＧ膜６５に振動板５０と電極５５とのギャップ５６を形成する凹部５４を形成している。この凹部５４の底面は振動板５０に対して振動板短手方向の断面で非平行に形成することにより、ギャップ５６を非平行ギャップとしている。
【０１０１】
そこで、この第７実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程について説明する。先ず、前記各実施形態の製造工程と同様に、低抵抗品として販売されているｐ型の単結晶シリコンで、面方位が（１１０）または（１００）であるシリコン基板を用いて、この基板上にスピンコートなどの方法でＳＯＧ膜６４を形成する。その後、熱処理を施して、安定な酸化膜を得た。
【０１０２】
続いて、電極材料となる窒化チタンをスパッタ法でＳＯＧ膜６４の全面に堆積させ、更にマスクとなるシリコン酸化膜をＣＶＤ法等を用いて堆積して、フォトエッチングの手法を用いて、電極を形成するためのパターニングを行い、フォトレジスト膜をマスクにして、シリコン酸化膜を弗化水素水にてエッチングし、続いて、フォトレジスト膜、シリコン酸化膜をマスクとして、アンモニア水＋過酸化水素水＋純水の混合溶液を用いて、窒化チタンをエッチングし所望の形状の電極５５を得る。
【０１０３】
次いで、ＳＯＧ膜６５をスピンコートなどの方法でＳＯＧ膜６４及び電極５５上に形成し、熱処理を施してＳＯＧ膜６５を安定化させる。この後、前述したＣＭＰ法による平坦化処理、或いは熱処理温度を上げてリフロー性を高める平坦化処理などを施して、ギャップを形成する凹部５４をＳＯＧ膜６５に形成した後、流路基板４１、ノズル板４５を接合して、インクジェットヘッドを完成する。
【０１０４】
次に、本発明の第８実施形態に係るインクジェットヘッドについて図３０及び図３１を参照して説明する。なお、図３０は同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図、図３１は同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図である。
【０１０５】
この実施形態は、上記第２実施形態のインクジェットヘッドと流路基板４１側の構成が異なるだけであるので、この点について説明する。流路基板７１には第四基板である蓋部材７３を接合して、ノズル７４、ノズル７４にノズル連通路７５を介して連通する吐出室７６、流体抵抗部７７及び共通液室７８を形成している。
【０１０６】
そして、ここでは、流路基板７１にノズル７４及びノズル連通路７５を形成する溝、吐出室７６及び振動板８０を形成する凹部、流体抵抗部７７を形成する溝、及び共通液室７８を形成する凹部をそれぞれ形成し、蓋部材７３は単なる板材としている。そして、この蓋部材７３と流路基板７１とは前述したノズル板４３と同様にＢＰＳＧ膜５９を介して接合している。なお、蓋部材７３にはインク供給穴７９を形成している。
【０１０７】
このインクジェットヘッドはエッジシュータ方式のものであるが、蓋部材７３側にノズル７４、ノズル連通路７５を形成する溝や流体抵抗部７７を形成する溝を設ける構成でも良く、この場合には蓋部材７３はノズル板となる。
【０１０８】
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドを搭載した本発明に係る液滴を吐出する装置を含む、本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の機構部の概要について図３２及び図３３を参照して簡単に説明する。
【０１０９】
この記録装置は、両側の側板間に主支持ガイドロッド１０１及び従支持ガイドロッド１０２を略水平な位置関係で横架し、これらの主支持ガイドロッド１０１及び従支持ガイドロッド１０２でキャリッジ１０３を主走査方向に摺動自在に支持している。このキャリッジ１０３の下面側には、イエロー（Ｙ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、シアン（Ｃ）インク、ブラック（Ｂｋ）インクをそれぞれ吐出する本発明に係るインクジェットヘッドからなるヘッド１０４を、その吐出面（ノズル面）を下方に向けて搭載し、またキャリッジ１０３の上面側にはヘッド１０４に各色のインクを供給するための各色のインクカートリッジ１０５を交換可能に搭載している。
【０１１０】
なお、ヘッド１０４としては、各色のインク滴を吐出する複数のヘッドを用いてもよいし、或いは各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドを用いてもよい。
【０１１１】
そして、キャリッジ１０３は主走査モータ１０７で回転される駆動プーリ（駆動タイミングプーリ）１０８と従動プーリ（アイドラプーリ）１０９との間に張装したタイミングベルト１１０に連結して、主走査モータ１０７を駆動制御することによってキャリッジ１０３を主走査方向に移動走査するようにしている。
【０１１２】
また、図３３に示すように、図示しない側板間に用紙１１１を主走査方向と直交する副走査方向に送るための搬送ローラ１１２を回転自在に保持している。この搬送ローラ１１２は図３２に示す副走査モータ１１３の回転を図示しないギヤ列を介して伝達される。この搬送ローラ１１２は給紙カセット１１４にセットされて給紙ローラ１１５で給紙される用紙１１１を反転させて搬送する。
【０１１３】
この搬送ローラ１１２の周面には、用紙１１１を搬送ローラ１１２面に沿ってターンさせる（反転させる）ための加圧コロ１１６及び押さえコロである先端コロ１１７を回転自在に配設している。そして、搬送ローラ１１２の用紙搬送方向下流側には、ヘッド１０４に対向し、キャリッジ１０３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１１２から送り出された用紙１１１をヘッド１０４の下方側で案内する印写受け部材１１８を配置している。
【０１１４】
この印写受け部材１１８は、主走査方向印写領域におけるキャリッジ１０３の移動範囲に相当する長さを有し、主走査方向に多数のリブ１１９及び複数のリブ１２０が所要の間隔で形成されている。用紙１１１はリブ１１９、１２０の最上面と当接しつつ案内されることで、ヘッド１０４との用紙１１１表面（印写面）との間隔が規定される。
【０１１５】
そして、印写受け部材１１８の用紙搬送方向上流側には、この印写受け部材１１８のリブ１２０に対応した位置に、弾性部材としてのねじりコイルバネからなる用紙押さえ部材１２１を、リブ１２０側に付勢して、押さえコロである先端コロ１１７の支軸に回動可能に取り付けている。
【０１１６】
また、印写受け部材１１８の用紙搬送方向下流側には、用紙１１１を排紙方向へ送り出すために回転駆動される第１排紙ローラ１２５及びこれに当接する拍車ローラ１２６、搬送路形成部材１２７、第２排紙ローラ１２８及びこれに当接する拍車ローラ１２９とを配置し、排紙される用紙１１１をストックする傾斜状態で装着した排紙トレイ１３０を設けている。
【０１１７】
このインクジェット記録装置においては、給紙ローラ１１５でカセット１１４から用紙１１１を給紙することで、搬送ローラ１１２の周面に沿って中間コロ１１６で反転され、先端コロ１１７で押さえられながら搬送ローラ１１２から送り出されて、印写受け部材１１８に案内され、用紙１１１はヘッド１０４との間隔が規定されて搬送される。そこで、ヘッド１０４からインク滴を吐出させて例えばインターレス印字方式で用紙１１１上に画像を印写し、排紙トレイ１３０に排紙する。
【０１１８】
なお、上記実施形態においては、主として本発明を振動板変位方向とインク滴吐出方向が同じになるサイドシュータ方式のインクジェットヘッドに適用したが、前述したように振動板変位方向とインク滴吐出方向と直交するエッジシュータ方式のインクジェットヘッドにも同様に適用することができる。さらに、インクジェットヘッドだけでなく液体レジスト等を吐出させる液滴吐出ヘッドなどにも適用できる。また、振動板と液室基板とを同一基板から形成したが、振動板と液室基板とを別体にして接合することもできる。また、前述したようにプリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置及び液滴を吐出する装置にも本発明に係る液滴吐出ヘッドを搭載することができる。
【０１１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、振動板を設けた第１基板及び電極を設けた第２基板、振動板を設けた第１基板及びノズルを形成した第３基板、振動板を設けた第１基板及び蓋部材となる第４基板とを、各接合面の少なくとも一方に、燐及びホウ素を含まないシリコン酸化膜と、燐及びホウ素を含むシリコン酸化膜と、燐を含まず、ホウ素を含むシリコン酸化膜との３層構造を有し、接合面側が燐を含まず、ホウ素を含むシリコン酸化膜であるシリコン酸化膜層を積層し、シリコン酸化膜層を介して、直接接合されているので、振動板を設ける基板のドーパントにボロンを用いている場合の電気特性の変化を低減できるとともに、ギャップ精度の向上を図れる。
【０１２０】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、振動板を設けた第１基板及び電極を設けた第２基板、振動板を設けた第１基板及びノズルを形成した第３基板、振動板を設けた第１基板及び蓋部材となる第４基板とを、各接合面の少なくとも一方に、燐及びホウ素を含まないシリコン酸化膜と、燐及びホウ素を含むシリコン酸化膜と、ホウ素を含まず、燐を含むシリコン酸化膜との３層構造を有し、接合面側がホウ素を含まず、燐を含むシリコン酸化膜であるシリコン酸化膜層を積層し、シリコン酸化膜層を介して、直接接合されているので、振動板を設ける基板のドーパントに燐を用いている場合の電気特性の変化を低減できるとともに、電極保護特性を向上できる。
【０１２６】
本発明に係るインクジェット記録装置によれば、インクジェットヘッドが本発明に係る液滴吐出ヘッドである構成としたので、低コストで信頼性の高い記録装置を得られる。本発明に係る画像形成装置、液滴を吐出する装置によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えているので、低コストで信頼性の高い装置を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドの分解斜視説明図
【図２】同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図
【図３】図２の要部拡大説明図
【図４】同ヘッドの振動板短手方向の要部拡大断面図
【図５】本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドの振動板長手方向の断面説明図
【図６】同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図
【図７】同ヘッドの平面説明図
【図８】同ヘッドの製造工程を説明する振動板短手方向の説明図
【図９】同ヘッドの製造工程を説明する振動板短手方向の説明図
【図１０】同ヘッドの製造工程を説明する振動板短手方向の説明図
【図１１】同ヘッドの製造工程を説明する振動板長手方向の説明図
【図１２】同ヘッドの製造工程を説明する振動板長手方向の説明図
【図１３】同ヘッドの製造工程を説明する振動板長手方向の説明図
【図１４】本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドの振動板長手方向の断面説明図
【図１５】同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図
【図１６】本発明の第４実施形態に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドの振動板長手方向の断面説明図
【図１７】同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図
【図１８】同ヘッドの製造工程を説明する振動板短手方向の説明図
【図１９】同ヘッドの製造工程を説明する振動板短手方向の説明図
【図２０】同ヘッドの製造工程を説明する振動板長手方向の説明図
【図２１】同ヘッドの製造工程を説明する振動板長手方向の説明図
【図２２】本発明の第５実施形態に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドの振動板長手方向の断面説明図
【図２３】同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図
【図２４】本発明の第６実施形態に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドの振動板長手方向の断面説明図
【図２５】同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図
【図２６】同ヘッドの製造工程を説明する振動板短手方向の説明図
【図２７】同ヘッドの製造工程を説明する振動板長手方向の説明図
【図２８】本発明の第７実施形態に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドの振動板長手方向の断面説明図
【図２９】同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図
【図３０】本発明の第８実施形態に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドの振動板長手方向の断面説明図
【図３１】同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図
【図３２】本発明に係るインクジェット記録装置の一例を説明する斜視説明図
【図３３】同記録装置の機構部の説明図
【符号の説明】
１、４１…流路基板、２、４２…電極基板、３、４３…ノズル板、４、４４…ノズル、６、４６…吐出室、７、４７…流体抵抗部、８、４８…共通液室、１０、５０…振動板、１４、５４…凹部、１５、５５…電極、１６、５６…ギャップ、１８…燐及び／又はホウ素を含むシリコン酸化膜、５８…ＢＳＰＧ膜。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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