JP2002103610A

JP2002103610A - 液滴吐出ヘッド及びその製造方法並びにインクジェット記録装置

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Publication number: JP2002103610A
Application number: JP2000297817A
Authority: JP
Inventors: Kaihei Itsushiki; 海平一色
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2002-04-09
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: JP4070175B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストで接合できない。【解決手段】流路基板１と電極基板２とを燐及び／又
はホウ素を含むシリコン酸化膜１８を介して接合した。

Description

【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及びその
製造方法並びにインクジェット記録装置に関する。

【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５−５
０６０１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（登
録商標）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、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、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、
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、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
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、１００〜２
００００Ｖ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
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及びそ
の製造方法並びに低コストで信頼性の高いインクジェッ
ト記録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基板と電極を設けた第２基板とが燐及び／又はホウ素
を含むシリコン酸化膜層を介して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基板とノズルを形成した第３基板とが燐及び
／又はホウ素を含むシリコン酸化膜層を介して接合され
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基板と蓋部材とをなる第４基板とが燐及び／
又はホウ素を含むシリコン酸化膜層を介して接合されて
いる構成としたものである。

【００１１】これらの本発明に係る液滴吐出ヘッドにお
いて、シリコン酸化膜層が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の
２層構造をしている構成とできる。

【００１２】また、シリコン酸化膜層が燐及びホウ素を
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層構造をしている構成とすることができる。

【００１３】さらに、シリコン酸化膜層が燐及びホウ素
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、燐素を含むシリコン酸
化膜との３層構造をしている構成とすることができる。

【００１４】また、シリコン酸化膜層は塗布型のシリコ
ン酸化膜とすることができる。

【００１５】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法
は、本発明に係る液滴吐出ヘッドを製造する方法であっ
て、シリコン酸化膜層の軟化点以上の温度で熱処理した
後、この熱処理した温度以下の温度で各基板を接合する
構成としたものである。

【００１６】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法
は、本発明に係る液滴吐出ヘッドを製造する方法であっ
て、シリコン酸化膜層の表面を化学的機械的研磨による
平坦化処理を行し、次いで軟化点以上の温度で熱処理し
た後、この熱処理した温度以下の温度で各基板を接合す
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。

【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１
５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-do
ped 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-S
ilicate 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１
８としては、塗布型のシリコン酸化膜（ＳＯＧ：SpinOn
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１
５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Ｂ
ＰＳＧ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、Ｎ
ＳＧ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、Ｎ
ＳＧ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４
４が連通するインク流路である吐出室４６、各吐出室４
６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ＢＰ
ＳＧ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５
５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、ＢＰＳ
Ｇ膜５８に代えて、ＢＳＧ膜、ＰＳＧ膜、ＮＳＧ膜とＢ
ＰＳＧ膜の２層構造膜、ＮＳＧ膜とＢＰＳＧ膜及びＢＳ
Ｇ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ＢＰＳ
Ｇ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、ＢＰ
ＳＧ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Ｂ
ＳＧ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１
３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Ｐ
ＳＧ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０．１〜０．２ｎ
ｍ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４
１、４２を真空チャンバー中に導入し、１×１０^-3ｍba
r以下の真空度になるまで減圧する。続いて、各基板４
１、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４
１、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１
０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、ＢＰＳ
Ｇ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ＢＰＳ
Ｇ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ＢＰ
ＳＧ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４
１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５
５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ＢＰ
ＳＧ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Ｂ
ＰＳＧ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４
２）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、ＢＰ
ＳＧ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５
８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ＢＰ
ＳＧ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４
１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５
０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５
０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２
５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Ｃ
ＶＤ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１
５０ｎｍの厚さに堆積させる。このときのＢＰＳＧ膜５
８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、Ｂ
ＰＳＧ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５
０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１
０１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（Ｂ
ｋ）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１
１１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１
１８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１
１１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。

【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基板と電極を
設けた第２基板とが燐及び／又はホウ素を含むシリコン
酸化膜層を介して接合されているので、低コスト化及び
信頼性の向上を図れる。

【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基板とノズルを形成した第３基板とが
燐及び／又はホウ素を含むシリコン酸化膜層を介して接
合されているので、低コスト化及び信頼性の向上を図れ
る。

【０１２１】本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板を
設けた第１基板と蓋部材とをなる第４基板とが燐及び／
又はホウ素を含むシリコン酸化膜層を介して接合されて
いるので、低コスト化及び信頼性の向上を図れる。

【０１２２】これらの本発明に係る液滴吐出ヘッドにお
いて、シリコン酸化膜層がＮＳＧ膜とＢＰＳＧ膜との２
層構造をしていることで、インクシール性が向上する。
また、シリコン酸化膜層がＮＳＧ膜とＢＰＳＧ膜とＢＳ
Ｇ膜との３層構造をしていることで、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。さらに、シリコン酸化膜層がＮＳＧ膜とＢＰＳＧ膜
とＰＳＧ膜との３層構造をしていることで、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。

【０１２３】また、シリコン酸化膜層は塗布型のシリコ
ン酸化膜とすることで、厚膜のシリコン酸化膜層を安価
に形成でき、未研磨基板を使用できるようになり、一層
の低コスト化を図れる。

【０１２４】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法に
よれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドを製造する方法で
あって、シリコン酸化膜層の軟化点以上の温度で熱処理
した後、この熱処理した温度以下の温度で各基板を接合
するので、出ガスによる接合不良を防止することがで
き、接合温度の低下を図れ、接合界面の平面性を向上で
きて、低コストで信頼性の高いヘッドを得ることができ
る。

【０１２５】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法に
よれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドを製造する方法で
あって、シリコン酸化膜層の表面を化学的機械的研磨に
よる平坦化処理を行し、次いで軟化点以上の温度で熱処
理した後、この熱処理した温度以下の温度で各基板を接
合するので、出ガスによる接合不良を防止することがで
き、接合温度の低下を図れ、接合界面の平面性を向上で
きて、低コストで信頼性の高いヘッドを得ることができ
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。

【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。

Claims

【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基板と前記電極を設けた第２基
板とが燐及び／又はホウ素を含むシリコン酸化膜層を介
して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基板と前記ノズルを形成した第
３基板とが燐及び／又はホウ素を含むシリコン酸化膜層
を介して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基板と蓋部材とをなる第４基板
とが燐及び／又はホウ素を含むシリコン酸化膜層を介し
て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】請求項１乃至３のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドにおいて、前記シリコン酸化膜層が燐及びホ
ウ素を含まないシリコン酸化膜と、燐及びホウ素を含む
シリコン酸化膜との２層構造をしていることを特徴とす
る液滴吐出ヘッド。
【請求項５】請求項１乃至３のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドにおいて、前記シリコン酸化膜層が燐及びホ
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層構造をしていることを特徴とする液滴吐
出ヘッド。
【請求項６】請求項１乃至３のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドにおいて、前記シリコン酸化膜層が燐及びホ
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、燐素を含むシリコ
ン酸化膜との３層構造をしていることを特徴とする液滴
吐出ヘッド。
【請求項７】請求項１乃至３のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドにおいて、前記シリコン酸化膜層が塗布型の
シリコン酸化膜であることを特徴とする液滴吐出ヘッ
ド。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドを製造する方法であって、シリコン酸化膜層
の軟化点以上の温度で熱処理した後、この熱処理した温
度以下の温度で各基板を接合することを特徴とする液滴
吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】請求項１乃至７のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドを製造する方法であって、シリコン酸化膜層
の表面を化学的機械的研磨による平坦化処理を行し、次
いで軟化点以上の温度で熱処理した後、この熱処理した
温度以下の温度で各基板を接合することを特徴とする液
滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】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７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。