JP2005219424A - 液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出ヘッド並びに液滴吐出記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 陽極接合の際にシリコン基板と電極を確実かつ容易に等電位にすることができる液滴吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】 単結晶シリコンからなるキャビティ基板１と、電極１１が設けられた電極基板２とを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、第１の基板１ａを部分的に薄膜化する工程と、第１の基板１ａと第２の基板２ａを陽極接合する工程とを有し、陽極接合の際に、第１の基板１ａと電極１１が等電位になるように、第１の基板１ａの薄膜化された部分に等電位接点を設けるものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出ヘッド並びに液滴吐出記録装置に関し、特に陽極接合の際の放電を防止することのできる液滴吐出ヘッドの製造方法等に関する。

近年、静電駆動方式の液滴吐出ヘッドでは高印字性能を追求するために、液滴を吐出するためのノズル及び吐出室の高密度化が求められている。この液滴吐出ヘッドでは、いわゆるクロストークを防止するために、例えば厚みが２００μｍ以下のシリコン基板を使用する必要があり、製造中にシリコン基板が割れたり、欠けてしまったりして歩留まりが低下するという問題点があった。また、このような薄いシリコン基板では大口径化が難しく、１枚のシリコン基板から取り出すことのできる液滴吐出ヘッドを増加させることができないという問題点があった。

このような問題点を解決するために、シリコン基板を電極基板に陽極接合した後に、シリコン基板に吐出室となる凹部等を形成する製造方法が考えられていた。この陽極接合を行う際には、シリコン基板と電極の間で放電が起こらないように、電極とシリコン基板を等電位にする必要がある。

従来のインクジェットヘッドの製造方法では、上記のようにシリコン基板と電極基板を陽極接合する際に、シリコン基板の一部である振動板と電極基板上に形成された電極との間に放電が起こらないように、振動板の電位と電極の電位を等電位にするようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２８３５７９号公報（図２４〜図２９）

従来のインクジェットヘッドの製造方法では（例えば、特許文献１参照）、陽極接合の際に電極基板上に設けた共通電極に端子を当てて、振動板の電位と電極の電位を等電位にしていた。しかしこのインクジェットヘッドの製造方法では、陽極接合後にシリコン基板をエッチングするときに、エッチング溶液が共通電極の部分から振動板と電極の間の空間に浸入し、インクジェットヘッドが正常に駆動しなくなるという問題点があった。

また上記のような問題点を解決するため、共通電極ではなく、インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）ごとに接点を設け、シリコン基板と電極を等電位にする方法も考えられる。しかしこの方法では、シリコン基板と電極基板の電極を電気的に接続するために、接点部分の電極の厚み等を高精度に制御する必要があった。このため製造工程における負荷が増大し、接点部分の電極の厚み等にバラツキがあった場合には接合不良を起こすことがあるという問題点があった。

本発明は、陽極接合の際にシリコン基板と電極を確実かつ容易に等電位にすることができ、１枚のシリコン基板から多数の液滴吐出ヘッドを製造することのできる液滴吐出ヘッドの製造方法及びこの液滴吐出ヘッドの製造方法で製造された液滴吐出ヘッド並びにこの液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出記録装置を提供することを目的とする。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、所定の加工が施された単結晶シリコンからなるキャビティ基板と、複数の電極が設けら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、キャビティ基板となる第１の基板を部分的に薄膜化する工程と、第１の基板と電極基板となる第２の基板を陽極接合する工程とを有し、陽極接合の際に、第１の基板と複数の電極が等電位になるように、第１の基板の薄膜化された部分に等電位接点を設けるものである。
キャビティ基板となる第１の基板を部分的に薄膜化し、第１の基板の薄膜化された部分に等電位接点を設けるため、例えば、等電位接点の部分の電極が多少厚すぎた場合でも、薄膜化された部分が撓むことにより、第１の基板と第２の基板の間に隙間ができることがない。このため、第２の基板の電極の厚みや第１の基板の絶縁膜（後に詳述）の厚みを高精度に制御する必要がなく、製造工程における負荷を軽減することができる。また等電位接点の接続不良も防止することができ、シリコン基板と電極を確実に等電位にして、陽極接合の際の放電を防止することができる。

また本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記の等電位接点を、個々の液滴吐出ヘッドごとに設けるものである。
等電位接点を、個々の液滴吐出ヘッドに対応する部分ごとに設けることにより、エッチング溶液が振動板と電極の間の空間に浸入するのを防止することができ、また等電位接点と電極を繋ぐ配線を減少させることができる。

また本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記の複数の電極を、その長手方向が略平行になるように設け、第２の基板の等電位接点を、複数の電極の長手方向に垂直な方向へずらして設け、等電位接点と複数の電極の位置が重ならないようにするものである。
第２の基板の等電位接点を、複数の電極の長手方向に垂直な方向へずらして設け、等電位接点と複数の電極の位置が重ならないようにするため、等電位接点と電極を繋ぐ配線をコンパクトにすることができる。また後に示すように、ダイシングの際に第１の基板と複数の電極の電気的接続を断つことが容易となる。

また本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記の第１の基板の薄膜化された部分が、ボロン・ドープ層であるものである。
ボロン・ドープ層をエッチングストップ層とすることにより、所望の厚さの薄膜を容易に形成することができる。

また本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記の第１の基板に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜に開口部を設ける工程とを有し、該開口部に等電位接点を設けるものである。
一般的にシリコン基板には、振動板と電極のショートを防止するための絶縁膜が設けられるが、この絶縁膜に開口部を形成しそこに等電位接点を設けるようにすれば、個々の液滴吐出ヘッドごとに容易に等電位接点を設けることができる。

また本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記の第１の基板と第２の基板とを陽極接合して接合基板を形成し、該接合基板をダイシングすることにより複数の液滴吐出ヘッドを製造するものである。
第１の基板と第２の基板とを陽極接合して接合基板を形成し、該接合基板をダイシングすることにより複数の液滴吐出ヘッドを製造するため、接合基板から多くの液滴吐出ヘッドを切り出すことができ、製造効率を向上させることができる。

また本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、ダイシングの際に、上記の第１の基板と複数の電極の電気的接続を断つものである。
陽極接合の際には第１の基板と複数の電極は電気的に接続されているが、ダイシングの際にこれらの電気的接続を断つことにより、液滴吐出ヘッドが駆動可能となる。

また本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記の第１の基板と第２の基板とを陽極接合した後に、第１の基板を薄板化するものである。
第１の基板と第２の基板とを陽極接合した後に第１の基板を薄板化するため、第１の基板として比較的厚いシリコン基板を使用することができ、製造中に第１の基板が割れたり、欠けたりするのを防止することができる。また大口径のシリコン基板を使用できるため、１枚のシリコン基板から取り出せる液滴吐出ヘッドの数を増やすことができ、製造効率を向上させることができる。

本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記のいずれかの液滴吐出ヘッドの製造方法で製造されたものである。
上記のように陽極接合の際の放電を確実に防止できる製造方法で液滴吐出ヘッドを製造することにより、駆動不良等の少ない液滴吐出ヘッドを得ることができる。

本発明に係る液滴吐出記録装置は、上記の液滴吐出ヘッドを備えたものである。
上記の液滴吐出ヘッドを備えることにより、印字不良等が少ない液滴吐出記録装置を得ることができる。

実施形態１．
図１は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドを示した分解斜視図である。本実施形態１に係る液滴吐出ヘッドは、静電駆動方式のものであり、ノズル基板３に対して垂直方向に液滴を吐出するフェイスイジェクトタイプのものであるとする。なお吐出方式は、ノズル基板３に平行に液滴を吐出するサイドイジェクトタイプのものであってもよい。また図１では、ノズル基板３にノズル２０が２列設けられており、吐出室５及び電極１１も２列設けられているものを示しているが、これらは１列だけ設けるようにしてもよい。

本実施形態１の液滴吐出ヘッドは、主にキャビティ基板１、電極基板２及びノズル基板３が接合されることにより構成されている。キャビティ基板１は、例えば厚さが１４０μｍの単結晶シリコンからなり、以下に示す所定の加工が施されている。なお図１では、キャビティ基板１として（１１０）面方位の単結晶シリコンを使用している。キャビティ基板１には、単結晶シリコンを異方性ウェットエッチングすることにより、底壁が振動板４となっている複数の吐出室５及び各ノズル２０から吐出する液滴を溜めておくためのリザーバ７が形成されている。また、キャビティ基板１の電極基板２側には、振動板４と電極１１（後に詳述）の間の空間を封止するための封止剤を流し込む封止溝８が設けられている。

またキャビティ基板１には、略平行に並んだ吐出室５の長手方向に垂直方向にずれた位置に凹部９が設けられている。この凹部９は、底壁がボロン・ドープ層からなる薄膜となっており、後に示すように電極基板２に形成された接続部１５と接続されて等電位接点を形成している。なお図１では、凹部９が略平行に並んだ吐出室５の一番端に設けられているが、吐出室５と重ならない位置であればキャビティ基板１の中央部等に設けてもよい。
またキャビティ基板１の電極基板２側には、振動板４と電極１１の短絡及び絶縁膜破壊を防止するための絶縁膜が形成されている（図１において図示せず）。この絶縁膜は、例えばＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ、珪酸エチル）膜をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって、厚さ０．１μｍで形成する。

電極基板２は、例えば厚さが１ｍｍのホウ珪酸ガラスからなり、キャビティ基板１の振動板４側に接合されている。この電極基板２には、キャビティ基板１の振動板４及び吐出室５の位置に合わせて、例えば深さが０．３μｍの凹部１０がエッチングにより形成されている。この凹部１０の内部には電極１１が形成されており、リード部１２及び端子部１３に繋がっている。なお凹部１０は、少なくともリード部１２の部分まで形成されているものとする。電極１１、リード部１２及び端子部１３は、酸化錫をドープしたＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、インジウム錫酸化物）等からなり、凹部１０の内部に例えばスパッタにより厚さ０．１μｍで形成されている。

複数の電極１１はその長手方向がほぼ平行になるように設けられており、電極基板２の電極１１の長手方向に垂直な方向にずらした位置に接続部１５が設けられている。この接続部１５は、例えば電極１１と同じＩＴＯ等から形成されており、キャビティ基板１に形成された凹部９の位置に合わせて形成されている。なお接続部１５については、後に詳述する。
また電極基板２には、リザーバ７に液滴を供給するためのインク供給口１７及び封止溝８に封止剤を流し込むための封止剤供給口１８が設けられている。

ノズル基板３は、例えば厚さ１８０μｍのシリコン基板からなり、キャビティ基板１の電極基板２が接合された面の反対側の面に接合されている。ノズル基板３には、吐出室５と連通するノズル２０が形成されており、キャビティ基板１の接合された面の反対側の面から液滴を吐出するようになっている。またノズル基板３のキャビティ基板１の接合された面には、吐出室５とリザーバ７を連通するためのオリフィス２１が設けられている。

図２は、図１に示す液滴吐出ヘッドの縦断面図である。なお図２（ａ）は吐出室５の長手方向の縦断面図であり、図２（ｂ）は凹部９の長手方向の縦断面図である。また図２では、図１の液滴吐出ヘッドの右半分のみを示している。
まず、図２（ａ）を用いて本実施形態１の液滴吐出ヘッドの動作について説明する。吐出室５は、ノズル２０から吐出するための液滴を溜めており、吐出室５の底壁である振動板４を撓ませることにより吐出室５内の圧力を高め、ノズル２０から液滴を吐出させる。 なお、振動板４を撓ませるために、電極１１と繋がった端子部１３と、キャビティ基板１に発振回路２３を接続し、電極１１と振動板４の間に電位差を生じさせるようにしている。

本実施形態１の液滴吐出ヘッドの振動板４は、ボロン・ドープ層４ａと絶縁膜４ｂとから構成されている。このボロン・ドープ層４ａは、ボロンを高濃度（約５×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上）にドープして形成されており、例えばアルカリ性水溶液で単結晶シリコンをエッチングしたときに、エッチング速度が極端に遅くなるいわゆるエッチングストップ層となっている。ボロン・ドープ層４ａがエッチングストップ層として機能するため、振動板４の厚み及び吐出室５の容積を高精度で形成することができる。なお絶縁膜４ｂは、上述のＴＥＯＳ膜等からなっている。

また図２（ｂ）に示すように、凹部９の部分は空洞になっており、凹部９の底壁はボロン・ドープ層４ａのみの薄膜となっている。なお、凹部９の底壁部分の絶縁膜４ｂは除去されており、この部分は開口部となっている。またこの開口部には、ＩＴＯ等からなる接続部１５が形成されており、凹部９の底壁部分のボロン・ドープ層４ａと接続されて、後に説明する等電位接点を形成している。なお、接続部１５の延長線上にも凹部１０が形成されており、その内部にはＩＴＯ等からなる配線が形成されている。また接続部１５は、例えばこの凹部１０の先端からキャビティ基板１に乗り上げる形で形成されている（図１参照）。
なお本実施形態１では、図１に示すように接続部１５の形状を線状にしているが、接続部１５の形状はこれ以外の形状でもよい。

図３は、等電位を確保する方法を説明するための図である。なお図３（ａ）は、本実施形態１の等電位を確保する方法を示しており、図３（ｂ）は従来の等電位を確保する方法を示している。また図３では、ウェハ（接合基板）から個々の液滴吐出ヘッドをダイシングにより切り出す前の状態を示している。
本実施形態１では、図３（ａ）に示すように、陽極接合の際にシリコン基板と電極基板上の電極との等電位を確保するため、個々の液滴吐出ヘッドとなる部分ごとに等電位接点を設けている。
しかし従来の方法では、等電位配線用溝を介して、すべての液滴吐出ヘッドとなる部分が共通電極に接続されていた。そして、共通電極とキャビティ基板を接続することによりすべての液滴吐出ヘッドとなる部分の等電位を確保していた。

図４は、電極基板２をキャビティ基板１の接合される側から見た図である。なお図４では、ウェハからダイシングにより切り出す前の、個々の液滴吐出ヘッドとなる部分の周辺を示している。また図４（ａ）は本実施形態１の電極基板２を示しており、図４（ｂ）は従来の電極基板を示している。
図４（ａ）に示すように本実施形態１では、等電位接点を構成する接続部１５が個々の液滴吐出ヘッドとなる部分ごとに設けられており、陽極接合のときにキャビティ基板１と電極１１を等電位にする。この接続部１５と複数の電極１１は、図４（ａ）に示すようにＩＴＯ等の配線を介して接続されている。なお、等電位接点（接続部１５）は、１つの液滴吐出ヘッドとなる部分に２つ以上設けてもよい。

ここで上述のように、接続部１５の部分には凹部１０を形成しないようにする。そして、例えば凹部１０の先端部から電極基板２の表面に乗り上げる形でＩＴＯ等からなる接続部１５を形成する。なお接続部１５は、電極１１と同時に形成するのが望ましく、この場合、接続部１５は０．１μｍ（電極１１の厚さ）だけ電極基板２から突出した状態となる。この接続部１５は、キャビティ基板１に形成された絶縁膜４ｂの開口部の部分でボロン・ドープ層４ａと接続されて等電位接点を形成する（図２（ｂ）参照）。
なお図４（ａ）に示すダイシングラインは、図３に示すウェハから個々の液滴吐出ヘッドを切り出す際に切断される部分である。このダイシイングラインに沿ってウェハを切断することにより、接続部１５と電極１１を接続する配線の部分（図４（ａ）の右側）を切り落とし、キャビティ基板１と電極１１の電気的接続を断つようにする。これにより、ダイシングによって個々の液滴吐出ヘッドが切り出された後に、液滴吐出ヘッドの駆動が可能となる。

一方、従来の方法では図４（ｂ）に示すように、複数の電極から等電位配線を介して共通電極に接続し、共通電極の部分でキャビティ基板１と電極１１を等電位にしていた。なお図４では、電極１１が５つ設けられた液滴吐出ヘッドを示しているが、実際の液滴吐出ヘッドは多数の電極１１が設けられている。

図５及び図６は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を示す縦断面図である。なお、図５及び図６に示す液滴吐出ヘッドの製造方法では、図１及び図２に示す液滴吐出ヘッドを製造するものとする。また図５及び図６では、キャビティ基板１となる第１の基板１ａと電極基板２となる第２の基板２ａの、１つの液滴吐出ヘッドとなる部分の周辺部のみを示している。ここで、第１の基板１ａ及び第２の基板２ａとは、図３に示すようなウェハ状のものである。また、図５（ａ１）〜図５（ｇ１）及び図６（ｈ１）〜（ｍ１）は吐出室５の長手方向の縦断面図であり、図５（ａ２）〜図５（ｇ２）及び図６（ｈ２）〜図６（ｍ２）は凹部９の長手方向の縦断面図である。

まず、例えば厚さが１ｍｍでホウ珪酸ガラスからなる第２の基板２ａに深さ０．３μｍの凹部１０をエッチングにより形成する。なお、凹部１０は接続部１５の延長線上にも形成するが、接続部１５の部分はエッチングせずに残しておく。そしてスパッタによりＩＴＯ等を成膜し、例えば厚さ０．１μｍの電極１１、リード部１２及び端子部１３を形成する。この際、ＩＴＯ等からなる接続部１５とこれに繋がる凹部１０内の配線も形成する。なおＩＴＯ等からなる配線は、図４（ａ）に示すように接続部１５と電極１１が電気的に接続されるように成膜する。
その後、ドリルでインク供給口１７となる部分と封止剤供給口１８となる部分に穴を形成する。なおこれらの穴は、後のウェットエッチングの際にエッチング溶液が凹部１０に入るのを防止するため貫通させないようにする（図５（ａ１）、図５（ａ２））。

一方第１の基板１ａは、例えば厚さが５２５μｍの単結晶シリコンからなり、鏡面研磨や洗浄を行った後、片側表面にボロン・ドープ層４ａを形成する。このボロン・ドープ層４ａは、例えば拡散板を用いて１０５０℃の窒素雰囲気中で形成する。なお、ボロン・ドープ層４ａの形成後、不要なボロン化合物をエッチング等により除去する。
その後、第１の基板１ａの両面に、プラズマＣＶＤによってＴＥＯＳ等からなるエッチングマスク４ｃを、例えば厚さ２μｍで成膜する（図５（ｂ１）、図５（ｂ２））。

そして第１の基板１ａのボロン・ドープ層４ａを形成した側の面にレジストを塗布し、その反対側の面に凹部９を形成するためのレジストをパターニングする。それから、凹部９の形成される部分９ａのエッチングマスク４ｃをフッ酸水溶液等で剥離する（図５（ｃ２）参照）。その後、第１の基板１ａに形成されたレジストを一旦すべて剥離する。そして、ボロン・ドープ層４ａの形成された側の反対側の面にレジストを塗布し、ボロン・ドープ層４ａの形成された側の面に封止溝８を形成するためのレジストをパターニングする。そして封止溝８の形成される部分８ａのエッチングマスク４ｃをフッ酸によりハーフエッチングする（図５（ｃ１）、図５（ｃ２））。

それから第１の基板１ａを例えば３５重量％の水酸化カリウム水溶液でエッチングし、凹部９の部分を薄膜化する。この際、凹部９の単結晶シリコンの厚み（ボロン・ドープ層４ａを除く）の厚みが１０μｍになったら、エッチング溶液を３重量％の水酸化カリウム水溶液に切り替えて、ボロン・ドープ層４ａによるエッチングストップが効くまでエッチングを行う。なお、水酸化カリウム水溶液によるエッチングの途中で、フッ酸によるハーフエッチングを行い、封止溝８の形成される部分８ａのエッチングマスク４ｃを除去するようにし、例えば深さ１００μｍの封止溝８が形成されるようにする（図５（ｄ１）、図５（ｄ２））。

その後、第１の基板１ａのボロン・ドープ層４ａを形成した側の反対側の面にレジストを塗布し、第１の基板１ａをフッ酸水溶液でエッチングし、ボロン・ドープ層４ａの形成された側の面のエッチングマスク４ｃを一旦剥離する。この際、レジストをスピンコートで行うと、凹部９の周辺にレジストが付かない場合があるため、ネガレジストを手塗りするようにしてもよい。
そしてボロン・ドープ層４ａを形成した側の反対側の面のレジストを剥離し、ボロン・ドープ層４ａの形成された側の面に、例えばプラズマＣＶＤによりＴＥＯＳからなる絶縁膜４ｂを形成する。なおこの絶縁膜４ｂを形成する前に酸素プラズマ等により表面をクリーニングするのが望ましい。このクリーニングによって、絶縁膜４ｂの耐圧性を均一にすることができる。
それから、ボロン・ドープ層４ａの形成された側の面に、等電位接点を形成するための開口部９ｂの形状にレジストをパターニングする。そしてフッ酸水溶液で第１の基板１ａをエッチングすることにより開口部９ｂの部分の絶縁膜４ｂを除去する（図５（ｅ１）、図５（ｅ２））。

ここで、第１の基板１ａと第２の基板２ａを陽極接合により接合して接合基板を形成する（図５（ｆ１）、図５（ｆ２））。この陽極接合は、例えば第１の基板１ａと第２の基板２ａを３６０℃に加熱した後に、第１の基板１ａと第２の基板２ａの間に８００Ｖの電圧を印加して行う。なお、陽極接合の際にＩＴＯ等の損傷を防止するため例えば１０ｍＡ以上の電流が流れないようにするのが望ましい。

その後、第１の基板１ａを例えば厚さが１５０μｍになるまで研削し、第１の基板１ａを薄板化する（図５（ｇ１）、図５（ｇ２））。この薄板化の後に加工変質層を除去するため、水酸化カリウム水溶液等で接合基板をエッチングするのが望ましい。
それから、第１の基板１ａのボロン・ドープ層４ａの形成された面の反対側の面の全面に、ＴＥＯＳ等からなるエッチングマスク２５を形成する（図６（ｈ１）、図６（ｈ２））。

そしてエッチングマスク２５に、吐出室５、リザーバ７、電極取出し部２８（後の示す）の周辺部２７を形成するためのレジストをパターニングし、これらの部分に対応したエッチングマスク２５をフッ酸水溶液等で除去する。
その後、接合基板を例えば３５重量％の水酸化カリウム水溶液でエッチングして、吐出室５、リザーバ７、周辺部２７を形成する（図６（ｉ１）、図６（ｉ２））。なおこの際、図５（ｄ２）の工程と同様に単結晶シリコンの厚みが約１０μｍになったら、３重量％の水酸化カリウム水溶液に切り替えてボロン・ドープ層４ａのエッチングストップが効くようにする。

エッチング終了後、接合基板をフッ酸水溶液によってエッチングし、第１の基板１ａに形成されたエッチングマスク２５をすべて剥離する。そして、レーザー加工等によりインク供給口１７及び封止剤供給口１８を貫通させる。
それから、貫通した封止剤供給口１８からエポキシ樹脂等の封止剤を封止溝８の内部に流し込み、振動板４と電極１１の間の空間を密封する（図６（ｊ１）、図６（ｊ２））。これにより電極取出し部２８の形成後に、振動板４と電極１１の間の空間に異物やガスが浸入するのを防止することができる。

そして、電極取出し部２８の周辺部２７を、例えばマスクを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）ドライエッチングにより加工して、電極取出し部２８の部分を開口する（図６（ｋ１）、図６（ｋ２））。
それから、リザーバ７の底壁のインク供給口１７に対応する部分を機械加工、レーザー加工等により加工し、インク供給口１７とリザーバ７を連通させた後、図１に示すような加工を施したノズル基板３となる基板３ａをエポキシ系接着剤等で接合基板に接合する（図６（ｌ１）、図６（ｌ２））。なお本実施形態１では、の基板３ａはウェハ状のものである。

最後に、図４に示すようなダイシングラインに沿ってダイシングを行い、個々の液滴吐出ヘッドを切り出して、液滴吐出ヘッドが完成する（図６（ｍ１）、図６（ｍ２））。なおこのとき、接続部１５と電極１１を接続する配線の部分（図４（ａ）の右側）を切り落とし、キャビティ基板１と電極１１の電気的接続を断つようにする。

図７は、電極の厚さとキャビティ基板の絶縁膜の厚さの関係において、キャビティ基板となる基板と電極の等電位が確保可能な領域を示した図である。
図７（ａ）に示すように、従来の、等電位接点の部分が薄膜化されていない構造のものの場合、電極の膜圧より約０．１μｍ厚い絶縁膜までは等電位が確保できていた。これは電極とキャビティ基板となる基板は接しないが、陽極接合の際に強電界が発生するために電気的接続がなされていたためである。しかし、電極の厚さが絶縁膜の厚さよりも厚い場合には、キャビティ基板となる基板が電極基板となる基板から浮いてしまい、電極と振動板の間の空間の気密性を確保できなかった。

しかし図７（ｂ）に示すように、本実施形態１の液滴吐出ヘッドの製造方法では、電極１１（接続部１５）の厚さが絶縁膜４ｂの厚さよりも厚い場合でも、凹部９の底壁のボロン・ドープ層からなる薄膜が撓むため、第１の基板１ａが浮き上がることなく、電極１１とキャビティ基板１の等電位を確保することができる。

本実施形態１では、キャビティ基板となる第１の基板を部分的に薄膜化し、第１の基板の薄膜化された部分に等電位接点を設けるため、例えば、等電位接点の部分の電極が多少厚すぎた場合でも、薄膜化された部分が撓むことにより、第１の基板と第２の基板の間に隙間ができることがない。このため、第２の基板の電極の厚みや第１の基板の絶縁膜の厚みを高精度に制御する必要がなく、製造工程における負荷を軽減することができる。また等電位接点の接続不良も防止することができ、シリコン基板と電極を確実に等電位にして、陽極接合の際の放電を防止することができる。

実施形態２．
図８は、本発明の実施形態２に係る液滴吐出記録装置の例を示した図である。図８に示される液滴吐出記録装置１００は、インクジェットプリンタであり、実施形態１に示される液滴吐出ヘッドの製造方法で得られた液滴吐出ヘッドを備えている。実施形態１に示される液滴吐出ヘッドの製造方法で得られた液滴吐出ヘッドは、駆動不良等の少ない液滴吐出ヘッドであるため、本実施形態２の液滴吐出記録装置１００は、印字不良等の少ないものである。

本発明の実施形態１に示される液滴吐出ヘッドの製造方法で得られた液滴吐出ヘッドは、図８に示すようなインクジェットプリンタの他に、有機ＥＬ表示装置の製造や、液晶表示装置のカラーフィルタの製造、ＤＮＡデバイスの製造等にも使用することができる。

本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドを示した分解斜視図。 図１に示す液滴吐出ヘッドの縦断面図。 等電位を確保する方法を説明するための図。 電極基板をキャビティ基板の接合される側から見た図。 本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を示す縦断面図。 図５の続きの製造工程を示す縦断面図。 電極の厚さとキャビティ基板の絶縁膜の厚さの関係において、等電位が確保可能な領域を示した図。 本発明の実施形態２に係る液滴吐出記録装置の例を示した図。

符号の説明

１ キャビティ基板、２ 電極基板、３ ノズル基板、４ 振動板、５ 吐出室、７ リザーバ、８ 封止溝、９ 凹部、１０ 凹部、１１ 電極、１２ リード部、１３ 端子部、１５ 接続部、１７ インク供給口、１８ 封止材供給口、２０ ノズル、２１ オリフィス、２３ 発振回路、１００ 液滴吐出記録装置。

Claims (10)

1. 所定の加工が施された単結晶シリコンからなるキャビティ基板と、複数の電極が設けら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、
   前記キャビティ基板となる第１の基板を部分的に薄膜化する工程と、前記第１の基板と前記電極基板となる第２の基板を陽極接合する工程とを有し、
   陽極接合の際に、前記第１の基板と前記複数の電極が等電位になるように、前記第１の基板の薄膜化された部分に等電位接点を設けることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
2. 前記等電位接点を、個々の液滴吐出ヘッドごとに設けることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
3. 前記複数の電極を、その長手方向が略平行になるように設け、前記第２の基板の等電位接点を、前記複数の電極の長手方向に垂直な方向へずらして設け、前記等電位接点と前記複数の電極の位置が重ならないようにすることを特徴とする請求項２記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
4. 前記第１の基板の薄膜化された部分は、ボロン・ドープ層であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
5. 前記第１の基板に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜に開口部を設ける工程とを有し、該開口部に等電位接点を設けることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
6. 前記第１の基板と前記第２の基板とを陽極接合して接合基板を形成し、該接合基板をダイシングすることにより複数の液滴吐出ヘッドを製造する請求項１〜５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
7. ダイシングの際に、前記第１の基板と前記複数の電極の電気的接続を断つことを特徴とする請求項６記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
8. 前記第１の基板と前記第２の基板とを陽極接合した後に、前記第１の基板を薄板化することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法で製造されたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
10. 請求項９記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液滴吐出記録装置。
    

Images