(57)【要約】【課題】長期に渡り安定した撥水性を維持でき、カーボン・ナノ・チューブ層よりも安価な撥水膜が形成されたノズルプレート、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及びノズルプレートの製造方法を得る。【解決手段】液滴を吐出するためのノズル孔１１を有するノズルプレート１の液滴吐出面にＤＬＣ膜１３を形成し、ＤＬＣ膜１３の表面に凹凸１４を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズルプレートであって、
前記ノズルプレートの液滴吐出面にＤＬＣ膜を形成し、
該ＤＬＣ膜の表面に凹凸を形成したことを特徴とするノズルプレート。
【請求項２】
前記ＤＬＣ膜上に撥水膜を形成したことを特徴とする請求項１に記載のノズルプレート。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のノズルプレートを備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項３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５】
ノズル孔が形成されたノズルプレートの液滴吐出面にＯ2 アッシングをおこなうＯ2 アッシング工程と、
前記ノズルプレートの前記液滴吐出面にＤＬＣ膜を形成するＤＬＣ膜形成工程と、
該ＤＬＣ膜の表面に凹凸を形成する凹凸部形成工程と、
を有することを特徴とするノズルプレートの製造方法。
【請求項６】
前記Ｏ2 アッシング工程の前に、少なくとも前記ノズル孔の内壁に親水性膜を形成する親水性膜形成工程を有することを特徴とする請求項５に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項７】
前記親水性膜形成工程と前記Ｏ2 アッシング工程との間に、
前記液滴吐出面に形成された前記親水性膜を除去する親水性膜除去工程を有することを特徴とする請求項６に記載のノズルプレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルプレート、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びにノズルプレート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。
近年、インクジェットヘッドに対して、印字、画質等の高品位化の要求が一段と強まり、そのため高密度化並びに吐出性能の向上が強く要求されている。このような背景から、インクジェットヘッドのノズル部に関して、従来より様々な工夫、提案がなされている。
【０００３】
例えば、ノズル孔の周辺にインクが付着すると、液滴吐出方向が定まらない、ノズル径が縮小して液滴吐出量が減少する、又は液滴吐出速度が不安定になる等の不具合が生じる。この結果、インクジェットヘッドの液滴吐出性能が低下してしまう。これを防止するため、ノズルプレートの液滴吐出面に撥水層を形成し、インクの浸漬を防止する技術が知られている。このようなノズルプレートとして、例えば特許文献１に示すような、ノズルプレートの液滴吐出面に形成された金属触媒層にカーボン・ナノ・チューブ層を成膜するというものが知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６２０９０号公報（第４−５頁、図３、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、カーボン・ナノ・チューブはその長さ方向に対して垂直にかかる機械的衝撃、すなわち、ノズルプレートの液滴吐出面をワイピングする際にカーボン・ナノ・チューブにかかる衝撃に対しては脆い。このため、ノズルプレートの液滴吐出面のワイピングを繰り返すうちにノズルプレート表面（金属触媒層）からカーボン・ナノ・チューブが剥離してしまい、ノズルプレート表面の撥水性が低下するという問題点があった。また、カーボン・ナノ・チューブは高価であるという問題点があった。
【０００６】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、長期に渡り安定した撥水性を維持でき、カーボン・ナノ・チューブ層よりも安価な撥水膜が形成されたノズルプレート、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及びノズルプレートの製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明に係るノズルプレートは、液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズルプレートであって、ノズルプレートの液滴吐出面にＤＬＣ膜を形成し、ＤＬＣ膜の表面に凹凸を形成したことを特徴とする。
【０００８】
このように、本発明に係るノズルプレートは、液滴吐出面に、耐摩耗性に優れ、酸やアルカリ性の溶液に対する耐性が高いＤＬＣ膜が形成されている。また、ＤＬＣ膜の表面に形成された凹凸によって構造的に撥水性が付与されている。したがって、ノズルプレートの液滴吐出面は、長期に渡り安定した撥水性を維持することができる。
また、撥水膜材料としてＤＬＣを用いているので、ノズルプレートの液滴吐出面に、カーボン・ナノ・チューブ層よりも安価な撥水膜を形成することができる。
【０００９】
また、本発明に係るノズルプレートは、ＤＬＣ膜上に撥水膜を形成したことを特徴とする。このため、ノズルプレートの液滴吐出面は、より長期に渡り安定した撥水性を維持することができる。
【００１０】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記のいずれかのノズルプレートを備えたことを特徴とする。これにより、安定した液滴吐出特性を有し、かつ高密度の液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【００１１】
また、本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを搭載したものであり、吐出特性の向上とノズル密度の高密度化とを実現することができる液滴吐出装置が得られる。
【００１２】
また、本発明に係るノズルプレートの製造方法は、ノズル孔が形成されたノズルプレートの液滴吐出面にＯ2 アッシングをおこなうＯ2 アッシング工程と、ノズルプレートの液滴吐出面にＤＬＣ膜を形成するＤＬＣ膜形成工程と、ＤＬＣ膜の表面に凹凸を形成する凹凸部形成工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
これにより、長期に渡り安定した撥水性を維持でき、カーボン・ナノ・チューブ層よりも安価な撥水膜がノズルプレートの液滴吐出面に形成されたノズルプレートを製造することができる。また、ノズルプレートの液滴吐出面にＯ2 アッシングをおこなっているので、ノズルプレートの液滴吐出面とＤＬＣ膜との密着性が向上する。
【００１４】
また、本発明に係るノズルプレートの製造方法は、Ｏ2 アッシング工程の前に、少なくともノズル孔の内壁に親水性膜を形成する親水性膜形成工程を有することを特徴とする。これにより、吐出液の方向性がより安定した液滴吐出特性を有するノズルプレートを製造することができる。
【００１５】
また、本発明に係るノズルプレートの製造方法は、親水性膜形成工程とＯ2 アッシング工程との間に、液滴吐出面に形成された親水性膜を除去する親水性膜除去工程を有することを特徴とする。ノズル孔の内壁に親水性膜を形成することにより安定した液滴吐出特性を有するノズルプレートを製造することができる。また、液滴吐出面に形成された親水性膜を除去するため、ＤＬＣ膜の密着性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を適用したノズルプレートを備え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、静電駆動方式のインクジェットヘッドについて図１〜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、また、駆動方式についても他の異なる駆動方式により液滴を吐出する液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置にも適用できるものである。
【００１７】
図１は、本実施形態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り、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及び図２では、通常使用される状態とは上下逆に示されている。
【００１８】
本実施形態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及び図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とを貼り合わせることにより構成されている。
【００１９】
ノズルプレート１は、後述する製造方法により、所要の厚さ（例えば厚さが２８０μｍ〜６０μｍ程度）に薄くされた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。また、ノズルプレート１の表面（液滴吐出面）の全面、もしくはその一部、すなわち全てのノズル孔１１を含む吐出面の領域にＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）膜１３が所要の厚さ（例えば厚さが０．５μｍ〜５μｍ程度）で形成されている。このＤＬＣ膜１３の表面の全面、もしくはその一部、すなわち全てのノズル孔１１を含む吐出面の領域には、微細な凹凸１４（例えば凹凸のピッチＰが０．１μｍ〜５μｍ程度、深さＨが０．１μｍ〜２μｍ程度）が形成されている。このＤＬＣ膜１３の表面、すなわちノズルプレート１の表面は、この凹凸１４によって構造的に撥水性が付与されている。
【００２０】
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及び導入口部分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（以下、液滴吐出面という）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。
また、ノズル孔１１の内壁及びノズルプレート１の裏面には、親インク膜（この液滴吐出ヘッドをインクジェットヘッド以外で用いる場合にあっては、親水性膜）となるＳｉＯ2 膜１５が例えば膜厚１μｍで形成されている。
【００２１】
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。
【００２２】
なお、ノズルプレート１の材料はシリコンに限られず、ステンレス又はニッケル等の材料を用いることもできる。
【００２３】
キャビティプレート２は、例えば厚さが５２５μｍ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。シリコン基板に異方性ウェットエッチングを施し、インク流路の吐出室２１となる凹部２５、オリフィス２３となる凹部２６、及びリザーバ２４となる凹部２７が形成される。凹部２５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２５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２３ともそれぞれ連通している。そして、吐出室２１（凹部２５）の底壁が振動板２２となっている。
【００２４】
凹部２６は、細溝状のオリフィス２３を構成し、この凹部２６を介して凹部２５（吐出室２１）と凹部２７（リザーバ２４）とが連通している。
凹部２７は、インク等の液状材料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）２４を構成する。そして、リザーバ２４（凹部２７）はそれぞれオリフィス２３を介して全ての吐出室２１に連通している。なお、オリフィス２３（凹部２６）は前記ノズルプレート１の裏面（キャビティプレート２との接合側の面）に設けることもできる。また、リザーバ２４の底部には後述する電極基板３を貫通するインク供給孔３４が設けられており、このインク供給孔３４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。
【００２５】
また、上述のように、キャビティプレート２に（１１０）面方位のシリコン単結晶基板を用いるのは、このシリコン基板に異方性ウエットエッチングを行うことにより、凹部や溝の側面をシリコン基板の上面または下面に対して垂直にエッチングすることができるためであり、これによりインクジェットヘッドの高密度化を図ることができるからである。
【００２６】
また、キャビティプレート２の全面もしくは少なくとも電極基板３との対向面には熱酸化やプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によりＳｉＯ2 膜やＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ：テトラエトキシシラン、珪酸エチル）膜等からなる絶縁膜２８が膜厚０．１μｍで形成されている。この絶縁膜２８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。
【００２７】
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。なお、前記ノズルプレート１も同様の理由から硼珪酸系のガラス基板を用いることができる。
【００２８】
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０．３μｍで形成されている。そして、各凹部３２内には、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０．１μｍの厚さでスパッタにより形成される。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及び振動板２２を覆う絶縁膜２８の厚さにより決まることになる。この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、ＩＴＯは透明であるので放電したかどうかの確認が行いやすい等の理由から、一般にＩＴＯが用いられる。
【００２９】
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〜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部３０内に露出している。
【００３０】
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、及び電極基板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。すなわち、キャビティプレート２と電極基板３は陽極接合により接合され、そのキャビティプレート２の上面（図２において上面）にノズルプレート１が接着等により接合される。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はエポキシ等の樹脂による封止材３５で封止される。これにより、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。
【００３１】
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２９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。
【００３２】
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に電荷の供給及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２４からオリフィス２３を通じて吐出室２１内に補給される。
【００３３】
本実施形態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の液滴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。
【００３４】
なお、ノズル孔１１の噴射口部分１１ａ及び導入口部分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。
【００３５】
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〜図１０を参照して説明する。
図４〜図８は、ノズルプレート１の製造方法を示す製造工程の断面図である。また、図９及び図１０は、キャビティプレート２及び電極基板３の製造方法を示す製造工程の断面図であり、ここでは、主に、電極基板３にシリコン基板２００を接合した後にキャビティプレート２を製造する方法を示す。
最初に、ノズルプレート１の製造方法を説明する。
【００３６】
（１）ノズルプレート１の製造方法
まず、被加工基板として、例えば厚さが２８０μｍのシリコン基板１００を用意し、このシリコン基板１００の全面に例えば膜厚１μｍのＳｉＯ2膜１０１を均一に形成する（図４（Ａ））。ＳｉＯ2 膜１０１は、例えば熱酸化装置にシリコン基板１００をセットし、酸化温度１０７５℃、酸素と水蒸気の混合雰囲気中で４時間熱酸化処理を行うことにより形成する。このＳｉＯ2 膜１０１はシリコンの耐エッチング材として使用するものである。
【００３７】
次に、シリコン基板１００の一方の面（キャビティプレート２と接合する側の面で、以下、「接合側の面」とも呼ぶ）１００ｂのＳｉＯ2 膜１０１上にレジスト１０２をコーティングし、その接合側の面１００ｂに、ノズル孔１１の導入口部分１１ｂとなる部分１０５ｂをパターニングして、導入口部分１１ｂとなる部分１０５ｂのレジスト１０２を除去する（図４（Ｂ））。
【００３８】
そして、例えばフッ酸水溶液とフッ化アンモニウム水溶液を１対６で混合した緩衝フッ酸水溶液でＳｉＯ2 膜１０１をハーフエッチングし、導入口部分１１ｂとなる部分１０５ｂのＳｉＯ2 膜１０１を薄くする（図４（Ｃ））。このとき、レジスト１０２の形成されていない面（液滴吐出面）１００ａのＳｉＯ2 膜１０１もエッチングされて厚さが薄くなる。
その後、上記レジスト１０２を硫酸洗浄などにより剥離する（図４（Ｄ））。
【００３９】
次に、レジスト１０２を剥離後、再度シリコン基板１００の接合側の面１００ｂにレジスト１０６をコーティングし、接合側の面１００ｂにノズル孔１１の噴射口部分１１ａとなる部分１０５ａをパターニングして、噴射口部分１１ａとなる部分１０５ａのレジスト１０６を除去する（図５（Ｅ））。
【００４０】
そして、例えばフッ酸水溶液とフッ化アンモニウム水溶液を１対６で混合した緩衝フッ酸水溶液でＳｉＯ2 膜１０１をエッチングして、噴射口部分１１ａとなる部分１０５ａのＳｉＯ2 膜１０１を開口する（図５（Ｆ））。このとき、反対の液滴吐出面１００ａのＳｉＯ2 膜１０１はエッチングされて完全に除去される。
次に、ＳｉＯ2 膜１０１の開口が終わったら、レジスト１０６を硫酸洗浄などにより剥離する（図５（Ｇ））。
【００４１】
次に、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）放電によるドライエッチングによってＳｉＯ2 膜１０１の開口部を、例えば深さ２５μｍで垂直に異方性ドライエッチングして、ノズル孔１１の噴射口部分１１ａとなる凹部１０７を形成する（図５（Ｈ））。この場合、エッチングガスとして、例えば、Ｃ4Ｆ8（フッ化炭素）、ＳＦ6 （フッ化硫黄）を使用し、これらのエッチングガスを交互に使用すればよい。ここで、Ｃ4Ｆ8は凹部１０７の側面方向にエッチングが進行しないように凹部１０７の側面を保護するために使用し、ＳＦ6 は凹部１０７の垂直方向のエッチングを促進するために使用する。
【００４２】
次に、ノズル孔１１の導入口部分１１ｂとなる部分１０５ｂのＳｉＯ2膜１０１のみが無くなるように、例えばフッ酸水溶液とフッ化アンモニウム水溶液を１対６で混合した緩衝フッ酸水溶液でハーフエッチングする（図６（Ｉ））。
そして、再度ＩＣＰ放電によるドライエッチングによりＳｉＯ2 膜１０１の開口部を、例えば４０μｍの深さで垂直に異方性ドライエッチングし、噴射口部分１１ａ及び導入口部分１１ｂを形成する（図６（Ｊ））。
【００４３】
次に、シリコン基板１００の表面に残るＳｉＯ2 膜１０１をフッ酸水溶液で除去する（図６（Ｋ））。
そして、シリコン基板１００の接合側の面１００ｂに、両面接着シート５０を介して、ガラス等の透明材料よりなる支持基板１２０を貼り付ける（図６（Ｌ））。この両面接着シート５０には、例えば、セルファＢＧ（登録商標：積水化学工業）を用いる。両面接着シート５０は自己剥離層５１を持ったシート（自己剥離型シート）で、その両面には接着面を有し、その一方の面にはさらに自己剥離層５１を備え、この自己剥離層５１は紫外線または熱などの刺激によって接着力が低下するようになっている。
【００４４】
このように、両面接着シート５０の接着面のみよりなる面５０ａを支持基板１２０の面と向かい合わせ、両面接着シート５０の自己剥離層５１を備えた側の面５０ｂをシリコン基板１００の接合側の面１００ｂと向かい合わせ、これらの面を減圧環境下（１０Ｐａ以下）、例えば真空中で貼り合わせる。こうすることによって、接着界面に気泡が残らず、きれいな接着が可能になる。接着界面に気泡が残ると、研磨加工で薄板化されるシリコン基板１００の板厚がばらつく原因となる。また、シリコン基板１００と支持基板１２０とを両面接着シート５０を介して貼り合わせるだけでよいので、従来のようにシリコン基板１００のノズル孔１１に接着樹脂等の異物が入り込むことがなく、このためシリコン基板１００から両面接着シート５０を分離する際にシリコン基板１００に割れや欠けが生じることはなく、ノズルプレート１の歩留まりを向上させ、生産性を飛躍的に向上させることができる。
【００４５】
なお、上記の説明では両面接着シート５０の一方の面５０ｂにのみ自己剥離層５１を備えている場合を示したが、自己剥離層５１は両面接着シート５０の両方の面５０ａ、５０ｂに設けたものであってもよい。この場合は、シリコン基板１００の薄板化加工時には、自己剥離層を持った両面５０ａ、５０ｂでそれぞれシリコン基板１００と支持基板１２０に接着した状態でシリコン基板１００を加工することができ、処理後には自己剥離層を有する両面５０ａ、５０ｂにおいて、シリコン基板１００と支持基板１２０を剥離することができる。
【００４６】
次に、シリコン基板１００の液滴吐出面１００ａをバックグラインダー（図示せず）によって研削加工し、噴射口部分１１ａの先端が開口するまでシリコン基板１００を薄くする（図７（Ｍ））。さらに、ポリッシャー、ＣＭＰ装置によって液滴吐出面１００ａを研磨し、噴射口部分１１ａの先端部の開口を行っても良い。このとき、噴射口部分１１ａ及び導入口部分１１ｂの内壁は、ノズル内の研磨材の水洗除去工程などによって洗浄する。
【００４７】
なお、噴射口部分１１ａの先端部の開口は、ドライエッチングで行っても良い。例えば、ＳＦ6 をエッチングガスとするドライエッチングで、噴射口部分１１ａの先端部までシリコン基板１００を薄くし、表面に露出した噴射口部分１１ａの先端部のＳｉＯ2 膜を、ＣＦ4 又はＣＨＦ3 等のエッチングガスとするドライエッチングによって除去してもよい。
【００４８】
次に、支持基板１２０側からＵＶ光を照射して両面接着シート５０の自己剥離層５１をシリコン基板１００の接合面１００ｂから剥離させ、支持基板１２０をシリコン基板１００から取り外す（図７（Ｎ））。
【００４９】
（親インク膜（親水性膜）形成工程）
次に、ノズル孔１１（噴射口部分１１ａ及び導入口部分１１ｂ）の内壁を含むシリコン基板１００の全面に例えば膜厚１μｍのＳｉＯ2 膜１５を形成する（図７（Ｏ））。ＳｉＯ2 膜１５は、例えば熱酸化装置にシリコン基板１００をセットし、酸化温度１０７５℃、酸素と水蒸気の混合雰囲気中で４時間熱酸化処理を行うことにより形成する。このＳｉＯ2 膜１５は、親インク膜（この液滴吐出ヘッドをインクジェットヘッド以外で用いる場合にあっては、親水性膜）となるものである。
【００５０】
なお、親インク膜（親水性膜）はＳｉＯ2 膜１５に限られず、親インク性（親水性）のある材料ならば、他の材料を用いて親インク膜（親水性膜）を形成してもよい。また、親インク膜（親水性膜）の形成方法も熱酸化に限られず、ディップ、スパッタ、又はＣＶＤ等により形成してもよい。
【００５１】
（親インク膜（親水性膜）除去工程）
次に、シリコン基板１００の液滴吐出面１００ａをバックグラインダー（図示せず）によって研削加工し、液滴吐出面１００ａに形成されたＳｉＯ2 膜１５を除去する（図７（Ｐ））。さらに、ポリッシャー、ＣＭＰ装置によって液滴吐出面１００ａを研磨してもよい。これにより、後述するＤＬＣ膜形成工程において、親インク膜（親水性膜）の材料を問わず、シリコン基板１００とＤＬＣ膜との密着性が良好となる。
なお、シリコン基板１００と親インク膜（親水性膜）との密着性が良好の場合、すなわち親インク膜（親水性膜）の材料としてＤＬＣ膜との密着性が良好な材料を用いる場合には、この液滴吐出面１００ａに形成されたＳｉＯ2 膜１５を除去する工程を省略してもよい。
【００５２】
（Ｏ2 アッシング工程）
次に、シリコン基板１００とＤＬＣ膜との密着性向上のため、シリコン基板１００の液滴吐出面１００ａにＯ2 アッシングをおこなう（図８（Ｑ））。
【００５３】
（ＤＬＣ膜形成工程）
次に、シリコン基板１００の液滴吐出面１００ａの全面に例えば膜厚５μｍのＤＬＣ膜１３をＥＣＲ−スパッタにより形成する（図８（Ｒ））。なお、ＤＬＣ膜１３の形成方法としては、ＥＣＲ−スパッタ以外にもＲＦ−ＣＶＤ等を用いることができる。
【００５４】
（凹凸部形成工程）
次に、ＤＬＣ膜１３の表面の全面に凹凸１４をラビングによって、例えばその凹凸のピッチＰが５μｍ、深さＨが２μｍで形成する（図８（Ｓ））。ＤＬＣ膜１３の表面は、この凹凸１４によって構造的に撥水性が付与されている。
【００５５】
なお、凹凸１４の形成方法はラビングに限られず、ブラスト、プラズマ処理、又はアッシング等を用いてもよい。また、凹凸１４の表面に、さらに例えばフッ素系化合物による撥水膜をＥＣＲ−スパッタ、ＲＦ−ＣＶＤ、又はディップコ−タ等により形成してもよい。
【００５６】
以上により、噴射口部分１１ａとこれより径の大きい導入口部分１１ｂとからなるノズル孔１１を有し、かつ所要の厚さに薄板化されたノズルプレート１（シリコン基板１００）が作製される。
【００５７】
（２）キャビティプレート２及び電極基板３の製造方法
ここでは、電極基板３にシリコン基板２００を接合した後、そのシリコン基板２００からキャビティプレート２を製造する方法について図９、図１０を参照して簡単に説明する。
【００５８】
電極基板３は以下のようにして製造される。
まず、硼珪酸ガラス等からなる例えば厚さが１ｍｍのガラス基板３００に、例えば金・クロムのエッチングマスクを使用してフッ酸によってエッチングすることにより凹部３２を形成する。なお、この凹部３２は個別電極３１の形状より少し大きめの溝状のものであり、個別電極３１ごとに複数形成される。
そして、凹部３２の内部に、例えばスパッタによりＩＴＯからなる個別電極３１を形成する。
その後、ドリル等によってインク供給孔３４となる孔部３４ａを形成することにより、電極基板３が作製される（図９（Ａ））。
【００５９】
次に、厚さが例えば５２５μｍのシリコン基板２００の両面を鏡面研磨した後に、シリコン基板２００の片面にプラズマＣＶＤによって例えば厚さ０．１μｍのＴＥＯＳからなるシリコン酸化膜（絶縁膜）２８を形成する（図９（Ｂ））。なお、シリコン基板２００を形成する前に、エッチングストップ技術を利用し振動板２２の厚みを高精度に形成するためのボロンドープ層を形成するようにしてもよい。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、実際のウェットエッチングにおいては、気泡の発生の停止をもってエッチングがストップしたものと判断する。
【００６０】
そして、このシリコン基板２００と、図９（Ａ）のように作製された電極基板３を、例えば３６０℃に加熱し、シリコン基板２００に陽極を、電極基板３に陰極を接続して８００Ｖ程度の電圧を印加して陽極接合により接合する（図９（Ｃ））。
シリコン基板２００と電極基板３を陽極接合した後に、水酸化カリウム水溶液等で接合状態のシリコン基板２００をエッチングすることにより、シリコン基板２００の厚さを例えば１４０μｍになるまで薄板化する（図９（Ｄ））。
【００６１】
次に、シリコン基板２００の上面（電極基板３が接合されている面と反対側の面）の全面にプラズマＣＶＤによって例えば厚さ０．１μｍのＴＥＯＳ膜を形成する。
そして、このＴＥＯＳ膜に、吐出室２１となる凹部２５、オリフィス２３となる凹部２６、及びリザーバ２４となる凹部２７を形成するためのレジストをパターニングし、これらの部分のＴＥＯＳ膜をエッチング除去する。
その後、シリコン基板２００を水酸化カリウム水溶液等でエッチングすることにより、上記の各凹部２５〜２７を形成する（図１０（Ｅ））。このとき、配線のための電極取り出し部３０となる部分もエッチングして薄板化しておく。なお、図１０（Ｅ）のウェットエッチングの工程では、例えば初めに３５重量％の水酸化カリウム水溶液を使用し、その後３重量％の水酸化カリウム水溶液を使用することができる。これにより、振動板２２の面荒れを抑制することができる。
【００６２】
シリコン基板２００のエッチングが終了した後に、フッ酸水溶液でエッチングすることによりシリコン基板２００の上面に形成されているＴＥＯＳ膜を除去する（図１０（Ｆ））。
次に、シリコン基板２００の吐出室２１となる凹部２５等が形成された面に、プラズマＣＶＤによりＴＥＯＳ膜（絶縁膜）２８を例えば厚さ０．１μｍで形成する（図１０（Ｇ））。
その後、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）等によって電極取り出し部３０を開放する。また、電極基板３のインク供給孔３４となる孔部からレーザ加工を施してシリコン基板２００のリザーバ２４となる凹部２７の底部を貫通させ、インク供給孔３４を形成する（図１０（Ｈ））。また、振動板２２と個別電極３１の間の電極間ギャップの開放端部をエポキシ樹脂等の封止材（図示せず）を充填することにより封止する。また、図１、図２に示すように共通電極２９がスパッタによりシリコン基板２００の上面（ノズルプレート１との接合側の面）の端部に形成される。
【００６３】
以上により、電極基板３に接合した状態のシリコン基板２００からキャビティプレート２が作製される。
そして最後に、このキャビティプレート２に、前述のように作製されたノズルプレート１を接着等により接合することにより、図２に示したインクジェットヘッド１０の本体部が作製される。
【００６４】
上記の実施形態では、ノズルプレートおよびインクジェットヘッド、ならびにこれらの製造方法について述べたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものでなく、本発明の思想の範囲内で種々変更することができる。例えば、ノズル孔より吐出される液状材料を変更することにより、図１１に示すインクジェットプリンタ４００のほか、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、遺伝子検査等に用いられる生体分子溶液のマイクロアレイの製造など様々な用途の液滴吐出装置として利用することができる。
【００６５】
このように構成されたノズルプレート１においては、液滴吐出面１００ａに、耐摩耗性に優れ、酸やアルカリ性の溶液に対する耐性が高いＤＬＣ膜１３が形成されている。また、ＤＬＣ膜１３の表面に形成された凹凸１４によって構造的に撥水性が付与されている。したがって、ノズルプレート１の液滴吐出面１００ａは、長期に渡り安定した撥水性を維持することができる。撥水膜材料としてＤＬＣを用いているので、ノズルプレート１の液滴吐出面１００ａに、カーボン・ナノ・チューブ層よりも安価な撥水膜を形成することができる。また、ＤＬＣ膜１３上に撥水膜を形成した場合には、ノズルプレート１の液滴吐出面１００ａは、より長期に渡り安定した撥水性を維持することができる。
【００６６】
また、このように構成されたノズルプレート１の製造方法においては、ノズル孔１１が形成されたノズルプレート１の液滴吐出面１００ａにＯ2 アッシングをおこなうＯ2 アッシング工程と、ノズルプレート１の液滴吐出面１００ａにＤＬＣ膜１３を形成するＤＬＣ膜形成工程と、ＤＬＣ膜１３の表面に凹凸１４を形成する凹凸部形成工程とを有するため、長期に渡り安定した撥水性を維持でき、カーボン・ナノ・チューブ層よりも安価な撥水膜が液滴吐出面１００ａに形成されたノズルプレート１を製造することができる。また、ノズルプレート１の液滴吐出面１００ａにＯ2 アッシングをおこなっているので、液滴吐出面１００ａとＤＬＣ膜１３との密着性が向上する。
【００６７】
また、Ｏ2 アッシング工程の前に、ノズル孔１１の内壁を含むノズルプレート１の全面に親インク膜（親水性膜）となるＳｉＯ2 膜１５を形成する親水性膜形成工程を有するので、より安定した液滴吐出特性を有するノズルプレート１を製造することができる。
【００６８】
また、親インク膜（親水性膜）形成工程とＯ2 アッシング工程との間に、ノズルプレート１の液滴吐出面１００ａに形成されたＳｉＯ2 膜１５を除去する親インク膜（親水性膜）除去工程を有するので、液滴吐出面１００ａとＤＬＣ膜１３の密着性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態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である。
【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である。
【図３】図２のインクジェットヘッドの上面図である。
【図４】ノズルプレートの製造方法を示す製造工程の断面図である。
【図５】図４に続く製造工程を示す断面図である。
【図６】図５に続く製造工程を示す断面図である。
【図７】図６に続く製造工程を示す断面図である。
【図８】図７に続く製造工程を示す断面図である。
【図９】キャビティプレート及び電極基板の製造方法を示す製造工程の断面図である。
【図１０】図９に続く製造工程を示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係るインクジェットヘッドを使用したインクジェットプリンタの斜視図である。
【符号の説明】
【００７０】
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、１３  ＤＬＣ膜、１４  凹凸、１５  ＳｉＯ2 膜、２１  吐出室、２２  振動板、２３  オリフィス、２４  リザーバ、２５  凹部、２６  凹部、２７  凹部、２８  絶縁膜、２９  共通電極、３０  電極取り出し部、３１  個別電極、３１ａ  リード部、３１ｂ  端子部、３２  凹部、３４  インク供給孔、３５  封止材、５０  両面接着シート、５１  自己剥離層、１００  シリコン基板、１０１  ＳｉＯ2 膜、１０２  レジスト、１０６  レジスト、１０７  凹部、１２０  支持基板、２００  シリコン基板、３００  ガラス基板、４００  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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