(57)【要約】【課題】小型化が可能で、封止不良を防止でき、材料コスト及び製造コストを削減できる液滴吐出ヘッドを得る。【解決手段】電極基板１０の個別電極１２ａが形成された面には、個別電極１２ａに対応した端子部１２ｂが個別電極１２ａと離隔して形成され、電極基板１０の個別電極１２ａと端子部１２ｂとの間には、封止材２５を封入するための貫通した封止溝穴１３が形成され、キャビティ基板２０の電極基板１０と対向する面には、封止溝穴１３を横切って個別電極１２ａと端子部１２ｂとを接続するリード配線１２ｃが形成され、電極基板１０のキャビティ基板２０と対向する面の反対側から、電極基板１０とキャビティ基板２０との間に封止溝穴１３を介して封止材２５を堆積させ、ギャップを封止した。【選択図】図２
2009190243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルが形成されたノズル基板と、
前記ノズルと連通し、底壁が振動板となる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もって対向し、前記振動板を駆動する個別電極が形成された電極基板とを備えた液滴吐出ヘッドであって、
前記電極基板の前記個別電極が形成された面には、前記個別電極に対応した端子部が前記個別電極と離隔して形成され、
前記電極基板の、前記個別電極と前記端子部との間には、封止材を封入するための貫通した封止溝穴が前記ギャップと連通して形成され、
前記キャビティ基板の前記電極基板と対向する面には、前記封止溝穴を横切って前記個別電極と前記端子部とを接続するリード配線が形成され、
前記電極基板の前記キャビティ基板と対向する面の反対側から、前記キャビティ基板と前記電極基板との間に前記封止溝穴を介して封止材を堆積させ、前記ギャップの一部を封止したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記封止溝穴は、前記個別電極が形成された面の反対面にかけて拡開していることを特徴する請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記封止材は無機材料であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項１又は請求項２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】
液滴を吐出するノズルが形成されたノズル基板と、
前記ノズルと連通し、底壁が振動板となる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もって対向し、前記振動板を駆動する個別電極が形成された電極基板とを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記電極基板となる第１の基材の一方の面に前記個別電極、及び該個別電極に対応した端子部を間隔をあけて形成する工程と、
前記第１の基材に、前記個別電極と前記端子部の間を貫通する封止溝穴を形成する工程と、
前記キャビティ基板となる第２の基材における前記第１の基材と対向する面に、前記個別電極と前記端子部とを接続するリード配線を形成する工程と、
前記第１の基材と前記第２の基材を接合して、前記振動板と前記個別電極をギャップをもって対向させるとともに、前記個別電極と前記端子部とを前記リード配線で接続する工程と、
前記第１の基材の前記第２の基材と対向する面の反対側から、前記第１の基材と前記第２の基材との間に前記封止溝穴を介して封止材を堆積させ、前記ギャップを封止する工程と、
を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液滴吐出ヘッド、及びその液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置、並びにその液滴吐出ヘッドの製造方法に関するものである。
【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。このインクジェットヘッドには、半導体の微細加工技術を用いて形成された微小構造のアクチュエータが用いられている。この微小構造のアクチュエータとしては、その駆動源として静電気力を利用した静電駆動方式のものが知られている。
【０００３】
この形式のインクジェットヘッドは、インク滴を吐出するための複数のノズル孔に連通している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いる。振動板は静電アクチュエータを構成する一対の電極の一方を構成しており、この振動板に、静電アクチュエータを構成する一対の電極の他方を構成する個別電極が対向配置されている。対向する電極間に電圧を印加すると、これらの間に発生する静電気力によって吐出室の底面（振動板）が基板の側に静電吸引あるいは静電反発されて振動する。この吐出室の底面の振動に伴って発生する吐出室の内圧変動によりノズルからインク液滴が吐出される。
【０００４】
対向する電極間に繰り返し電圧を印加してインクジェットヘッドを駆動している間に、電極の表面、すなわち、対向している吐出室底面および個別電極の表面に水分が付着すると、これらの極性分子の帯電によって、静電吸引特性あるいは静電反発特性が低下する恐れがある。また、個別電極の表面に吸着した極性分子が相互に水素結合して、吐出室底面が個別電極に貼り付いたままの状態（スティッキング状態）となり、動作不能となる恐れもある。
【０００５】
この弊害を回避するために、静電アクチュエータを構成する振動板と電極部との間の隙間（ギャップ）を気密封止することが従来から行われている。このようなインクジェットヘッドとしては、例えば、振動板（吐出室）が形成されたキャビティ基板側に封止用接着剤の注入経路を設け、振動板と電極部との間の隙間（ギャップ）を気密封止するものが知られている（例えば特許文献１参照）。また、例えば、個別電極が形成された電極基板側に封止接着剤の注入経路を設け、振動板と電極部との間の隙間（ギャップ）を気密封止するものが知られている（例えば特許文献２参照）。また、例えば、振動板（吐出室）が形成されたキャビティ基板側に貫通穴を設け、この貫通穴からスパッタ等によって封止材を堆積させ、振動板と電極部との間の隙間（ギャップ）を気密封止するものが知られている（例えば特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３０４６８５号公報
【特許文献２】特開２００１−１７９９７４号公報
【特許文献３】特開２００７−１１１９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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っている。そのため、インクジェットヘッドの小型化、低コスト化、高密度化、吐出特性の安定化が望まれている。インクジェットヘッドを小型化するには、キャビティ基板と電極基板の積層方向に対して垂直な方向（以下、横方向という）の寸法を小さくすることが特に有効である。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載のインクジェットヘッドでは、製造工程において、封止用接着剤の注入経路及び封止代（封止用接着剤が毛細管現象により延びていく長さ）を確保する必要があり、インクジェットヘッドを小型化できないという課題があった。
【０００９】
また、特許文献２に記載のインクジェットでは、製造工程において封止用接着剤の注入経路を確保する必要がないものの、封止代（封止用接着剤が毛細管現象により延びていく長さ）を確保する必要があり、依然としてインクジェットヘッドを小型化できないという課題があった。
【００１０】
特許文献３に記載のインクジェットでは、封止材を堆積させるため、製造工程において、封止用接着剤の注入経路及び封止代（封止用接着剤が毛細管現象により延びていく長さ）を確保する必要がなく、インクジェットヘッドの横方向寸法を小さくすることが可能である。しかしながら、封止用の貫通穴を形成するドライエッチング工程及び封止工程において、貫通穴以外にエッチングガスや封止材が回り込むのを防止するＳｉマスクが必要であり、材料コスト及び製造コストがかかるという課題があった。また、封止用の貫通穴を形成するドライエッチング工程において、貫通穴以外にエッチングガスが回り込んだ場合、振動板をエッチングして封止不良を引き起こすという課題があった。
【００１１】
本発明は上述のような課題を解消するためになされたものであり、小型化が可能で、封止不良を防止でき、材料コスト及び製造コストを削減できる液滴吐出ヘッド、及びその液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置、並びにその液滴吐出ヘッド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】
【００１２】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルが形成されたノズル基板と、ノズルと連通し、底壁が振動板となる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もって対向し、振動板を駆動する個別電極が形成された電極基板とを備えた液滴吐出ヘッドであって、電極基板の個別電極が形成された面には、個別電極に対応した端子部が個別電極と離隔して形成され、電極基板の個別電極と端子部との間には、封止材を封入するための貫通した封止溝穴がギャップと連通して形成され、キャビティ基板の電極基板と対向する面には、封止溝穴を横切って個別電極と端子部とを接続するリード配線が形成され、電極基板のキャビティ基板と対向する面の反対側から、キャビティ基板と電極基板との間に封止溝穴を介して封止材を堆積させ、ギャップの一部を封止したものである。
【００１３】
本発明によれば、個別電極と端子部との間に、封止材を封入するための貫通した封止溝穴を形成し、キャビティ基板に形成されたリード配線で個別電極と端子部とを接続し、電極基板のキャビティ基板と対向する面の反対側から、キャビティ基板と電極基板との間に封止溝穴を介して封止材を堆積させ、ギャップを封止したので、製造工程において、封止用接着剤の注入経路及び封止代（封止用接着剤が毛細管現象により延びていく長さ）を確保する必要がなく、液滴吐出ヘッドの小型化が可能となる。また、封止用の貫通穴を形成するドライエッチング工程及び封止工程において、吐出室にエッチングガスや封止材が回り込むのを防止するＳｉマスクが不要になり、材料コスト及び製造コストを削減できる。また、吐出室にエッチングガスが回り込まず、封止不良を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は、前記封止溝穴が、前記個別電極が形成された面の反対面にかけて拡開しているものである。
本発明によれば、キャビティ基板と電極基板との間に封止材を堆積させることが容易となる。
【００１５】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、封止材として無機材料を用いるものである。
本発明によれば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等により成膜及び堆積が可能であり、封止材の注入経路及び封止代を短くすることができる。
【００１６】
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る。
本発明によれば、上記の液滴吐出ヘッドを搭載しているので、吐出性能がよく、例えば、画像印刷等の用途の場合、高画質化を図ることができる。
【００１７】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出するノズルが形成されたノズル基板と、ノズルと連通し、底壁が振動板となる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もって対向し、振動板を駆動する個別電極が形成された電極基板とを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、電極基板となる第１の基材の一方の面に個別電極、及び該個別電極に対応した端子部を所定の間隔をあけて形成する工程と、第１の基材に、個別電極と端子部の間を貫通する封止溝穴を形成する工程と、キャビティ基板となる第２の基材における第１の基材と対向する面に、個別電極と端子部とを接続するリード配線を形成する工程と、第１の基材と前記第２の基材を接合して、振動板と個別電極をギャップをもって対向させるとともに、個別電極と端子部とをリード配線で接続する工程と、第１の基材の第２の基材と対向する面の反対側から、第１の基材と第２の基材との間に封止溝穴を介して封止材を堆積させ、ギャップを封止する工程とを有する。
【００１８】
本発明によれば、製造工程において、封止用接着剤の注入経路及び封止代（封止用接着剤が毛細管現象により延びていく長さ）を確保する必要がなく、液滴吐出ヘッドの小型化が可能となる。また、封止用の貫通穴を形成するドライエッチング工程及び封止工程において、吐出室にエッチングガスや封止材が回り込むのを防止するＳｉマスクが不要になり、材料コスト及び製造コストを削減できる。また、吐出室にエッチングガスが回り込まず、封止不良を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。図１では液滴吐出ヘッドの一部を示している。本実施の形態１では、フェイスイジェクト型の液滴吐出ヘッドについて説明する。液滴吐出ヘッドは、例えば液滴を吐出して画像を形成する等の目的のために、複数の静電アクチュエータが集約されたデバイスである。なお、構成部材を図示し、見やすくするため、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものと異なる場合がある。また、図の上側を上とし、下側を下として説明する。ここで、ノズル４１が並んでいる方向を液滴吐出ヘッドの長手方向とし、各ノズルへの液体の流路が形成されている方向を液滴吐出ヘッドの短手方向とする。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドは、電極基板１０、キャビティ基板２０、リザーバ基板３０及びノズル基板４０の４つの基板が下から順に積層されて構成される。ここで本実施の形態１では、電極基板１０とキャビティ基板２０とは陽極接合により接合する。また、キャビティ基板２０とリザーバ基板３０、リザーバ基板３０とノズル基板４０とはエポキシ樹脂等の接着剤を用いて接合する。
【００２１】
図１において、キャビティ基板２０は例えば厚さ約５０μｍの（１１０）面方位のシリコン単結晶基板（以下、シリコン基板という）を主要な材料としている。このキャビティ基板２０には、吐出させる液体を一時的にためる吐出室２１となる凹部（底壁が可動電極となる振動板２２となっている）、及び後述する電極基板１０上の電極部１２にドライバＩＣ６０を実装するための貫通溝穴であるＩＣ実装用開口部２８が形成されている。また、後述する液体供給口１７と連通する貫通穴２９が形成されている。これら吐出室２１となる凹部、ＩＣ実装用開口部２８及び貫通穴２９は異方性ウェットエッチングによって形成される。
【００２２】
さらに、キャビティ基板２０の下面（電極基板１０と対向する面）には、ＴＥＯＳ膜（ここでは、Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ  ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ：テトラエチルオルソシリケート（珪酸エチル）を原料ガスとして用いてできるＳｉＯ2 膜をいう）による絶縁膜２３を０．１μｍ（１００ｎｍ）プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成している。これは、振動板２２を電極部１２と電気的に絶縁して、液滴吐出ヘッドを駆動させた時の絶縁膜破壊及び短絡を防止するためである。ここでは絶縁膜２３をＴＥＯＳ膜で形成しているが、例えばＡｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム（アルミナ））等を用いてもよい。また、外部の電力供給手段（図示せず）からキャビティ基板２０（振動板２２）に電荷を供給する際の端子となる共通電極端子２７を備えている。
【００２３】
電極基板１０は、厚さ約１ｍｍの例えばホウ珪酸系の耐熱硬質ガラス基板を主要な材料としている。本実施の形態１ではガラス基板とするが、例えば単結晶シリコンを基板とすることもできる。この電極基板１０の上面には、キャビティ基板２０の吐出室２１となる凹部に合わせて例えば深さ約０．２μｍの凹部１１が複数形成されている。この凹部１１の内部に個別電極１２ａ及び端子部１２ｂ（以下、特に区別する必要がない限り、これらを合わせて電極部１２として説明する）を設けるので、凹部１１のパターン形状は電極部１２よりも少し大きめに形成する。
【００２４】
各凹部１１の内側（特に底部）に、キャビティ基板２０の振動板２２と対向するように、固定電極部となる矩形状の個別電極１２ａが設けられている。また、各凹部１１の内側（特に底部）には、この個別電極１２ａと所定の間隔をあけて、個別電極１２ａに対応した端子部１２ｂが形成されている。そして、個別電極１２ａと端子部１２ｂとの間には、振動板２２と個別電極１２ａとで形成されるギャップを封止するための貫通した封止溝穴１３が長手方向に形成されている。この封止溝穴１３は電極基板１０の下面にかけて拡開した形状となっている。
【００２５】
電極基板１０の短手方向略中央部には、ＦＰＣ５０に接続するための入力側配線（図示せず）がＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：インジウム錫酸化物）パターンにより形成されている。また、ドライバＩＣ６０は電極基板１０の短手方向略中央部に実装され、この入力側配線及び端子部１２ｂと接続されている。また、電極基板１０には、外部のタンク（図示せず）から供給された液体を取り入れる流路となる液体供給口１７が設けられている。
【００２６】
本実施の形態１では、電極部１２は、例えばスパッタリング等により、酸化錫を不純物としてドープした、可視光領域で透明のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：インジウム錫酸化物）を約０．１μｍの厚さで凹部１１の内側に成膜することで形成される。したがって、振動板２２と個別電極１２ａとの間で形成されるギャップは、凹部１１の深さ、個別電極１２ａ及び振動板２２（ＴＥＯＳ膜）の厚さにより決まることになる。このギャップは吐出特性に大きく影響する。ここで、電極部１２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材料に用いてもよいが、本実施の形態では、ギャップ内の観察がしやすい、透明であるので放電したかどうかの確認が行い易い等の理由でＩＴＯを用いることとする。
【００２７】
リザーバ基板３０は例えば厚さ約１８０μｍのシリコン基板を主要な材料とする。リザーバ基板３０には、各吐出室２１に液体を供給するリザーバ（共通液室）３１となる凹部が形成されている。この凹部の底面には、上記の貫通穴２９を介して液体供給口１７と連通する貫通穴３２が設けられている。また、リザーバ３１から各吐出室２１に液体を供給するための供給口３３が各吐出室２１の位置に合わせて形成されている。さらに、各吐出室２１とノズル基板４０に設けられたノズル４１との間の流路となり、吐出室２１で加圧された液体がノズル４１に移送する流路となる複数のノズル連通孔３４が各ノズル４１（各吐出室２１）に合わせて設けられている。また、リザーバ基板３０の中央部には、ＩＣ実装用開口部２８と対応してほぼ同形状の貫通溝穴３５が形成されている。
【００２８】
ノズル基板４０は、例えば厚さ約５０μｍのシリコン基板であり、吐出室２１と連通するノズル４１が形成されている。各ノズル４１は、振動板２２の変位により加圧された液体を液滴として外部に吐出する。本実施の形態１では、吐出した液滴の直進性向上を図るため、ノズル４１の孔を複数段で形成する。ここではノズル４１を有するノズル基板４０を上面とし、電極基板１０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４０の方が電極基板１０よりも下面になることが多い。
【００２９】
図２は実施の形態１における液滴吐出ヘッドの断面図である。図２では液滴吐出ヘッドを短手方向から見ている。吐出室２１はノズル４１から吐出させる液体をためておく。吐出室２１の底壁である振動板２２を撓ませることにより、吐出室２１内の圧力を高め、ノズル４１から液滴を吐出させる。
【００３０】
本実施の形態１では、振動板２２は、高濃度のボロンドープ層で形成されている。所望の厚さの振動板２２を形成するために、同じだけの厚さのボロンドープ層を形成する。アルカリ性水溶液でシリコンの異方性ウェ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（約５×１０19ａｔｏｍｓ・ｃｍ-3以上）の領域で極端にエッチングレートが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２２の厚さ、吐出室２１の容積を高精度で形成する。
【００３１】
振動板２２と個別電極１２ａとで形成されるギャップは、プラズマＣＶＤを用いて封止溝穴１３から封止材２５を堆積させることによって封止され、水分等が混入しないように施されている。本実施の形態１では、封止材２５として無機材料であるＴＥＯＳ膜（酸化シリコン（ＳｉＯ2 ））を用いている。これにより、振動板２２が個別電極１２ａに貼りつくことを防ぐことができる。また、封止材２５として無機材料であるＴＥＯＳ膜（酸化シリコン（ＳｉＯ2 ））を堆積させているので、従来の封止用接着剤の注入経路及び封止代（封止用接着剤が毛細管現象により延びていく長さ）を確保する必要がなく、液滴吐出ヘッドを小型化することができる。
【００３２】
なお、封止材２５はこれに限らず、例えば、Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム（アルミナ））、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、Ｔａ2Ｏ5（五酸化タンタル）、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）、ポリパラキシリレン（ｐｏｌｙｐａｌａｘｙｌｙｌｅｎｅ）等、例えばＣＶＤ等により堆積させることができ、水分を通さない物質を用いることができる。
【００３３】
また、個別電極１２ａと端子部１２ｂとは、封止溝穴１３の上部で、キャビティ基板２０の下面に設けられたリード配線１２ｃで接続されている。これにより、封止溝穴１３での個別電極１２ａと端子部１２ｂとの断線を防止している。
【００３４】
ドライバＩＣ６０は、端子部１２ｂ及びリード配線１２ｃを介して個別電極１２ａへの電荷の供給及び停止を制御する。例えば２４ｋＨｚで発振し、個別電極１２ａに０Ｖと３０Ｖのパルス電位を印加して電荷供給を行う。個別電極１２ａ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、静電気力により個別電極１２ａに引き寄せられて撓む。これにより吐出室２１の容積は広がる。そして個別電極１２ａへの電荷供給を止めると振動板２２は元に戻るが、そのときの吐出室２１の容積も元に戻るから、その圧力により差分の液滴が吐出し、例えば記録対象となる記録紙に着弾することによって記録が行われる。なお、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を吐出する押し打ちと呼ばれる方法もある。
【００３５】
次に、液滴吐出ヘッドの製造方法について図３〜図８を参照して説明する。ここでは、電極基板１０にシリコン基板２００を接合した後にキャビティ基板２０を製造する方法を示す。実際にはシリコンウェハ等から複数個分の液滴吐出ヘッドの部材を同時形成するが、図３〜図８ではその一部分だけを示している。
【００３６】
最初に、図３〜図５を用いて、電極基板１０の製造方法を説明する。
厚さ約１ｍｍの両面鏡面のホウ珪酸系の耐熱硬質ガラス１００を用意し、上面に、エッチングマスクとなるＣｒ膜１０１をスパッタリング法を用いて約８０μｍ形成する（図３（ａ））。次に、耐熱硬質ガラス１００の上面に形成されたＣｒ膜１０１の表面にレジスト１０２を塗布し、電極部１２用の凹部１１を作りこむためのレジストパターニングを施す。その後、このレジストパターニング部のＣｒ膜１０１を硝酸セリウムアンモニウム水溶液を用いてエッチングする（図３（ｂ））。そして、レジストパターニング部の耐熱硬質ガラス１００を、フッ化アンモニウム水溶液を用いて０．２μｍエッチングし、電極部１２用の凹部１１を形成し、レジスト１０２を除去する（図３（ｃ））。その後、耐熱硬質ガラス１００の上面に残ったＣｒ膜１０１を除去する（図３（ｄ））。
なお、本実施の形態１では、Ｃｒ膜１０１を形成しているが、Ｃｒ膜１０１の上面にＡｕ膜を形成してもよい。
【００３７】
耐熱硬質ガラス１００の上面に、例えばスパッタ法を用いてＩＴＯ膜１０５を０．１μｍ形成する（図４（ｅ））。そして、ＩＴＯ膜１０５の上面にレジスト１０６を塗布し、電極部１２にのみＩＴＯ膜１０５が残るようにレジストパターニングを施す（図４（ｆ））。そして、硝酸と塩酸の混合液を用いてＩＴＯ膜１０５をエッチングし、電極部１２を形成して、レジスト１０６を剥離する（図４（ｇ））。
【００３８】
耐熱硬質ガラス１００の下面に、ドライフィルム１０７をラミネート法により貼り付け、液体供給口１７を作りこむ為のパターニングを施す（図４（ｈ））。そして、サンドブラスト法により液体供給口１７を貫通させる（図５（ｉ））。次に、ドライフィルム１０７を剥離した後、耐熱硬質ガラス１００の下面に、ドライフィルム１０８をラミネート法により貼り付け、封止溝穴１３を作りこむ為のパターニングを施す（図５（ｊ））。そして、封止溝穴１３となる凹部１０９をサンドブラスト法により９００μｍ掘り込み、ドライフィルム１０８を剥離する（図５（ｋ））。このとき、凹部１０９はまだ貫通していない。
【００３９】
続いて、図６〜図８を用いて、液滴吐出ヘッドの製造方法について説明する。
まず、被加工基板として、例えば厚さが２２０μｍである（１１０）を面方位とする酸素濃度の低いシリコン基板２００を作製する。シリコン基板２００は、片面（図６〜図８における下面）が鏡面研磨されている。このシリコン基板２００の下面に、振動板２２の厚み（本実施の形態１においては０．８μｍ）と同等の厚みの高濃度ボロンドープ層２０１を熱拡散法により形成する（図６（ａ））。また、ボロンドープ層の表面に、プラズマＣＶＤを用いて絶縁膜２３を０．１μｍ形成する（図６（ｂ））。
【００４０】
次に、絶縁膜２３の表面に、リード配線１２ｃとなるＩＴＯ膜２０２を例えばスパッタ法を用いて０．１μｍ形成する（図６（ｃ））。そして、ＩＴＯ膜２０２の上面にレジスト（図示せず）を塗布し、リード配線１２ｃにのみＩＴＯ膜２０２が残るようにレジストパターニングを施す。その後、硝酸と塩酸の混合液を用いてＩＴＯ膜２０２をエッチングし、リード配線１２ｃを形成して、レジストを剥離する（図６（ｄ））。
【００４１】
このシリコン基板２００と、図３〜図５に示す製造方法において製造した耐熱硬質ガラス１００を３６０℃に加熱した後、シリコン基板２００に正極、耐熱硬質ガラス１００に負極を接続して、８００Ｖの電圧を印加して陽極接合する（図６（ｅ））。
【００４２】
陽極接合後、シリコン基板２００の厚みが約６０μｍになるまで、シリコン基板２００の上面に研削加工を行う。その後、加工変質層を除去する為に、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈ）加工を施し、シリコン基板２００の上面を約１０μｍ研磨する。これによりシリコン基板２００の厚みは約５０μｍとなる（図７（ｆ））。
【００４３】
次に、シリコン基板２００の上面にＴＥＯＳ膜を約１μｍ形成し、シリコン基板２００の上面に、吐出室２１となる凹部、ＩＣ実装用開口部２８となる凹部２０３、及び貫通穴２９を作りこむためのパターニングをＴＥＯＳ膜に施す（図示せず）。そして、水酸化カリウム水溶液を用いてボロンドープ層までエッチングし、吐出室２１、ＩＣ実装用開口部２８となる凹部２０３、及び貫通穴２９を形成する。その後、シリコン基板２００の上面に形成されたＴＥＯＳ膜を剥離する（図７（ｇ））。この工程では、ＩＣ実装用開口部２８となる凹部２０３の底壁に絶縁膜２３及びボロンドープ層２０１が残っているため、振動板２２と個別電極１２ａとで形成されるギャップ内にエッチング液が浸入しない。
【００４４】
このエッチング工程では、ボロンドープ層で極端にエッチングレートが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２２の厚さ、吐出室２１の容積を高精度で形成する。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２段階のエッチングを実施する。３重量％の水酸化カリウム水溶液を使用するエッチング処理において、先に形成していたボロンドープ層２０１がエッチングストップ層として作用し、このボロンドープ層２０１が振動板２２として形成される。これにより、振動板２２の面荒れを抑制し、厚み精度を０．８０±０．０５μｍ以下にすることができ、液滴吐出ヘッドの吐出性能を安定化することができる。なお、液体供給口１７の上方に位置する絶縁膜２３及びボロンドープ層２０１は、３５重量％の水酸化カリウム水溶液を使用するエッチング処理において、液体供給口１７から回り込んだ３５重量％の水酸化カリウム水溶液によってエッチングされる。
【００４５】
次に、ＩＣ実装用開口部２８となる凹部２０３に対応する位置が開口したＳｉマスク（図示せず）をシリコン基板２００の上面に取り付け、ＲＩＥドライエッチングを行って、ＩＣ実装用開口部２８となる凹部２０３のみにプラズマを当てる。そして、ＩＣ実装用開口部２８となる凹部２０３の底壁に残った絶縁膜２３及びボロンドープ層２０１を除去してＩＣ実装用開口部２８を形成し（図７（ｈ））、キャビティ基板２０が完成する。
【００４６】
続いて、封止溝穴１３となる凹部１０９にドライエッチングを行って、耐熱硬質ガラス１００を貫通する封止溝穴１３を形成し（図７（ｉ））、電極基板１０が完成する。
このドライエッチング工程は、キャビティ基板２０の上面を下にして電極基板１０及びキャビティ基板２０をテーブルに載置した状態で行う。つまり、図７（ｉ）で示す状態とは逆向きでテーブルに載置され、ドライエッチング工程が行われる。このため、エッチングガスが吐出室２１に回り込むことがない。
【００４７】
次に、この電極基板１０及びキャビティ基板２０を乾燥し、振動板２２と個別電極１２ａとで形成されるギャップ内の水分を除去する。そして、振動板２２と個別電極１２ａとで形成されるギャップを、プラズマＣＶＤを用いて封止溝穴１３から電極基板１０とキャビティ基板２０との間に封止材２５を堆積させることによって封止する（図８（ｊ））。これにより、振動板２２が個別電極１２ａに貼りつくことを防ぐことができる。また、封止材２５として無機材料であるＴＥＯＳ膜（酸化シリコン（ＳｉＯ2 ））を堆積させているので、従来の封止用接着剤の注入経路及び封止代（封止用接着剤が毛細管現象により延びていく長さ）を確保する必要がなく、液滴吐出ヘッドを小型化することができる。また、封止溝穴１３は電極基板１０の下面にかけて拡開した形状となっているので、封止材２５の堆積が容易となる。
【００４８】
この封止工程は、キャビティ基板２０の上面を下にして電極基板１０及びキャビティ基板２０をテーブルに載置した状態で行う。つまり、図８（ｊ）で示す状態とは逆向きでテーブルに載置され、封止工程が行われる。このため、封止材２５が液体供給口１７を介して吐出室２１に回り込むことがない。なお、封止材２５が吐出室２１に回り込むことを防止するために、液体供給口１７をマスクで塞いでもよい。また、封止工程後にキャビティプレートの貫通穴２９をピンで突く等によって貫通させてもよい。
【００４９】
次に、キャビティ基板２０の上面に、形成済みのリザーバ基板３０をエポキシ系接着剤により接着する（図８（ｋ））。続いて、端子部１２ｂにドライバＩＣ６０を実装する（図７（ｌ））。その後、リザーバ基板３０上面に形成済みのノズル基板４０をエポキシ系接着剤により接着する（図８（ｍ））。その後、ダイシングを行い、液滴吐出ヘッドが完成する。
【００５０】
このように構成された液滴吐出ヘッドにおいては、封止材２５を堆積させ、振動板２２と個別電極１２ａとで形成されるギャップを封止したので、製造工程において、封止用接着剤の注入経路及び封止代（封止用接着剤が毛細管現象により延びていく長さ）を確保する必要がなく、液滴吐出ヘッドの小型化が可能となる。
また、封止溝穴１３を形成するドライエッチング工程及び振動板２２と個別電極１２ａとで形成されるギャップを封止する工程において、吐出室２１にエッチングガスや封止材が回り込むのを防止するＳｉマスクが不要になり、材料コスト及び製造コストを削減できる。また、吐出室にエッチングガスが回り込まず、封止不良を防止することができる。
【００５１】
例えば上述の実施の形態では、電極基板１０、キャビティ基板２０、リザーバ基板３０及びノズル基板４０を積層して構成した４層の液滴吐出ヘッドについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、リザーバ３１を電極基板１０やキャビティ基板２０に形成し、電極基板、キャビティ基板、及びノズル基板を積層して構成した３層の液滴吐出ヘッドについても適用することができる。
【００５２】
実施の形態２．
図９は上述の実施の形態で製造した液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置（プリンタ４００）の外観図である。また、図１０は液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。図９及び図１０の液滴吐出装置は液滴吐出方式（インクジェット方式）による印刷を目的とする。また、いわゆるシリアル型の装置である。図１０において、被印刷物であるプリント紙４１０が支持されるドラム４０１と、プリント紙４１０にインクを吐出し、記録を行う液滴吐出ヘッド４０２とで主に構成される。また、図示していないが、液滴吐出ヘッド４０２にインクを供給するためのインク供給手段がある。プリント紙４１０は、ドラム４０１の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ４０３により、ドラム４０１に圧着して保持される。そして、送りネジ４０４がドラム４０１の軸方向に平行に設けられ、液滴吐出ヘッド４０２が保持されている。送りネジ４０４が回転することによって液滴吐出ヘッド４０２がドラム４０１の軸方向に移動するようになっている。
【００５３】
一方、ドラム４０１は、ベルト４０５等を介してモータ４０６により回転駆動される。また、プリント制御手段４０７は、印画データ及び制御信号に基づいて送りネジ４０４、モータ４０６を駆動させる。また、ここでは図示していないが、実施の形態１で説明したようにドライバＩＣ６０から各電極部１２に対する電荷供給を制御して電圧を印加し、各振動板２２を振動させ、吐出量を変化させながらプリント紙４１０に印刷を行わせる。
【００５４】
ここでは液体をインクとしてプリント紙４１０に吐出するようにしているが、液滴吐出ヘッドから吐出する液体はインクに限定されない。例えば、カラーフィルタとなる基板に吐出させる用途においては、カラーフィルタ用の顔料を含む液体、有機化合物等の電界発光素子を用いた表示パネル（ＯＬＥＤ等）の基板に吐出させる用途においては、発光素子となる化合物を含む液体、基板上に配線する用途においては、例えば導電性金属を含む液体を、それぞれの装置において設けられた液滴吐出ヘッドから吐出させるようにしてもよい。また、液滴吐出ヘッド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。その他、布等の染料の吐出等にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。
【図２】実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドの断面図である。
【図３】実施の形態１に係る電極基板の製造方法を示す製造工程の断面図である。
【図４】図３に続く製造工程を示す断面図である。
【図５】図４に続く製造工程を示す断面図である。
【図６】実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を示す製造工程の断面図である。
【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】液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置の外観図である。
【図１０】液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  電極基板、１１  凹部、１２  電極部、１２ａ  個別電極、１２ｂ  端子部、１２ｃ  リード配線、１３  封止溝穴、１７  液体供給口、２０  キャビティ基板、２１  吐出室、２２  振動板、２３  絶縁膜、２５  封止材、２７  共通電極端子、２８  ＩＣ実装用開口部、２９  貫通穴、３０  リザーバ基板、３１  リザーバ、３２  貫通穴、３３  供給口、３４  ノズル連通孔、３５  貫通溝穴、４０  ノズル基板、４１  ノズル、５０  ＦＰＣ、６０  ドライバＩＣ、１００  耐熱硬質ガラス、１０１  Ｃｒ膜、１０２  レジスト、１０５  ＩＴＯ膜、１０６  レジスト、１０７  ドライフィルム、１０８  ドライフィルム、１０９  凹部、２００  シリコン基板、２０１  ボロンドープ層、２０２  ＩＴＯ膜、２０３  凹部、４００  プリンタ、４０１  ドラム、４０２  液滴吐出ヘッド、４０３  紙圧着ローラ、４０４  送りネジ、４０５  ベルト、４０６  モータ、４０７  プリント制御手段、４１０  プリント紙。
【図１】
2009190243.tif 000003
【図２】
2009190243.tif 000004
【図３】
2009190243.tif 000005
【図４】
2009190243.tif 000006
【図５】
2009190243.tif 000007
【図６】
2009190243.tif 000008
【図７】
2009190243.tif 000009
【図８】
2009190243.tif 000010
【図９】
2009190243.tif 000011
【図１０】
2009190243.tif 000012