JP2009248443A - シリコン製ノズル基板、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、シリコン製ノズル基板の製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び液滴吐出装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被覆性がよく、液滴吐出面やノズル孔の内壁が吐出液によって浸食されず、耐久性、吐出特性に優れたシリコン製ノズル基板等を提供すること。
【解決手段】シリコン製ノズル基板１は、ノズル孔１１を有し、ノズル孔１１の液滴吐出側の面１ａからノズル孔１１の内壁１１ｃを経て液滴吐出側の面と反対側の面１ｂまで連続する耐吐出液保護膜Ａが形成され、この耐吐出液保護膜Ａが熱酸化処理により形成されたシリコン酸化膜である。その製造方法は、熱酸化によって第１のシリコン酸化膜１０１を形成する工程と、石英ガラスの支持基板５００を活性化接合する工程と、薄板化する工程と、薄板化された側の面１００ｂからノズル孔１１を形成する工程と、熱酸化処理して、薄板化された側の面１００ｂからノズル孔１１の内壁１ｃまで第２のシリコン酸化膜１０３を形成し、耐吐出液保護膜Ａを設ける工程とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、シリコン製ノズル基板、シリコン製ノズル基板を備えた液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置、シリコン製ノズル基板の製造方法、シリコン製ノズル基板の製造方法を適用した液滴吐出ヘッドの製造方法、及び液滴吐出ヘッドの製造方法を適用した液滴吐出装置の製造方法に関する。

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基板と、このノズル基板に接合されノズル基板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基板とを備え、駆動部により吐出室に圧力を加えることによって、インク液を選択されたノズル孔から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、印刷速度の高速化及びカラー化を目的としてノズル列を複数有する構造が求められており、さらに加えて、ノズルは高密度化するとともに１列あたりのノズル数が増加して長尺化しており、インクジェットヘッド内のアクチュエータ数は益々増加している。このため、ノズル密度が高く、長尺かつ多数のノズル列を有する、小型で耐久性、吐出特性に優れたインクジェットヘッドが要求され、従来から様々な工夫、提案がなされている。

従来のノズル基板は、ノズル孔の内壁にインク保護膜をスパッタで形成し、液滴吐出面に中間膜をスパッタで形成して、その上に撥水膜をスプレー塗布で形成していた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３４１５０６号公報（第４頁、図１Ａ−図１Ｂ）

特許文献１記載の技術では、ノズル孔の内壁におけるインク保護膜の被覆性が不十分であるため、ノズル孔内壁のインク保護膜が浸食され、シリコン基板側まで浸食されるおそれがあった。また、吐出特性にも問題があった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、被覆性がよく、ノズル孔の内壁等が吐出液によって浸食されず、耐久性、吐出特性に優れたシリコン製ノズル基板、シリコン製ノズル基板を備えた液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置、シリコン製ノズル基板の製造方法、シリコン製ノズル基板の製造方法を適用した液滴吐出ヘッドの製造方法、及び液滴吐出ヘッドの製造方法を適用した液滴吐出装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るシリコン製ノズル基板は、液滴を吐出するためのノズル孔を有し、ノズル孔の液滴吐出側の面からノズル孔の内壁を経て液滴吐出側の面と反対側の面まで連続する耐吐出液保護膜が形成され、耐吐出液保護膜は熱酸化処理により形成されたシリコン酸化膜である。

耐吐出液保護膜が液滴吐出側の面からノズル孔の内壁を経て液滴吐出側の面と反対側の面まで連続形成されており、被覆性がよいので、液滴吐出側の面やノズル孔の内壁が吐出液に浸食されることがなく、耐久性に優れる。

本発明に係るシリコン製ノズル基板は、ノズル基板に形成された耐吐出液保護膜の液滴吐出側の面を撥水性にし、ノズル孔の吐出口縁部より内壁側の面を親水性にした。
ノズル孔の内壁は吐出口縁部まで親水性であるため、液滴吐出面への吐出液残留がなく、飛行曲がりのない良好な吐出特性を有する。

本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記のシリコン製ノズル基板を備えたものである。
耐久性に優れ、良好な吐出特性を有する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装置は、上記の液滴吐出ヘッドを搭載したものである。
耐久性に優れ、良好な吐出特性を有する液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置を得ることができる。

本発明に係るシリコン製ノズル基板の製造方法は、熱酸化によってシリコン基材の表面に第１のシリコン酸化膜を形成する工程と、シリコン基材に石英ガラスの支持基板を活性化接合する工程と、石英ガラスの支持基板を接合した側の面と反対側の面を薄板化する工程と、薄板化された側の面からシリコン基材にノズル孔を形成する工程と、シリコン基材を熱酸化処理して、薄板化された側の面からノズル孔の内壁まで第２のシリコン酸化膜を形成し、第１のシリコン酸化膜と第２のシリコン酸化膜とを一体化して耐吐出液保護膜とする工程と、薄板化された側の面を第１のサポート部材によって保護して石英ガラスの支持基板を剥離し、剥離した側の面に撥水膜を形成する工程と、薄板化された側の面と反対側の面を第２のサポート部材によって保護して第１のサポート部材を剥離し、剥離した側の面から親水化処理し、第２のサポート部材を剥離する工程とを有する。

石英ガラスを支持基板としてシリコン基材に活性化接合したので、第２のシリコン酸化膜を形成する際に、高温下であっても支持基板が剥離することがなく、熱酸化による新たな保護膜の形成が可能である。この際、当初から成膜されている第１のシリコン酸化膜も再度加熱されるため、第１、第２のシリコン酸化膜は同一条件下で再度加熱されることになり、連続して一体化した耐吐出液保護膜を形成することができる。
また、シリコン基材はノズル孔の形成前に薄板化するため、基板厚みの均一性がよく、かつ、ノズルの周りに異常が発生することがない。そして、研削屑がノズル孔に詰まることがなく、研削屑の洗浄工程を省くことができる。

本発明に係るシリコン製ノズル基板の製造方法は、シリコン基材にポリシリコンを介して石英ガラスの支持基板を活性化接合する。
シリコン基材と石英ガラスの支持基板とをポリシリコンを介して活性化接合するため、高温下であっても支持基板が剥離することがなく、熱酸化による新たな保護膜の形成が可能である。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記のシリコン製ノズル基板の製造方法を適用して液滴吐出ヘッドのノズル基板部分を形成するものである。
耐久性に優れ吐出特性の良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装置の製造方法は、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造するものである。
耐久性に優れ吐出特性の良い液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置を得ることができる。

実施の形態１．
図１は本発明の形態１に係るインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッドの一例）の一部を断面で示した分解斜視図、図２は図１の組立てた状態の要部を示す縦断面図、図３は図２のノズル孔の近傍を拡大して示した縦断面図である。
インクジェットヘッド１０は、図１および図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基板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基板２と、キャビティ基板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。

ノズル基板１は、シリコン単結晶基材（以下、単にシリコン基材ともいう）から作製されている。ノズル基板１にはインク滴を吐出するためのノズル孔１１が開口されており、各ノズル孔１１は、図３に示すように、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、液滴吐出面１ａ側に位置して先端が液滴吐出面１ａに開口する径の小さい吐出部（第１のノズル孔部）１１ａと、キャビティ基板２と接合する接合面１ｂ側に位置して後端が接合面１ｂに開口する径の大きい導入部（第２のノズル孔部）１１ｂとから構成され、基板面に対して垂直にかつ同軸上に形成されている。

そして、ノズル孔１１の液滴吐出面１ａから、ノズル孔１１の内壁１１ｃを経て液滴吐出面１ａと反対側の面である接合面１ｂまで、熱酸化処理により形成されたシリコン酸化物からなる耐吐出液保護膜Ａが連続して一体に形成されている。
耐吐出液保護膜Ａの液滴吐出面１ａ側にはシロキサンを原材料とするプラズマ重合膜１２が形成されており、その上にはフッ素原子を含むシリコン化合物を主成分とする撥水膜（撥インク膜）１３が形成されている。一方、ノズル孔１１の吐出口縁部１１ｄを境にして、ノズル孔１１の内壁１１ｃから接合面１ｂには、親水膜（親インク膜）１４が形成されている。

キャビティ基板２は、シリコン単結晶基材（この基材も以下、単にシリコン基材ともいう）から作製されている。そして、シリコン基材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２４、リザーバ２５をそれぞれ構成するための凹部２４０、２５０、及びオリフィス２３を構成するための凹部２３０が形成される。
凹部２４０はノズル孔１１に対応する位置に独立に複数形成される。したがって、ノズル基板１とキャビティ基板２を接合した際、各凹部２４０は吐出室２４を構成し、それぞれがノズル孔１１に連通し、またインク供給口であるオリフィス２３ともそれぞれ連通している。そして、吐出室２４（凹部２４０）の底壁が振動板２２となっている。

他方の凹部２５０は、液状のインクを貯留するためのものであり、各吐出室２４に共通のリザーバ（共通インク室）２５を構成する。そして、リザーバ２５（凹部２５０）はそれぞれオリフィス２３を介して全ての吐出室２４に連通している。また、リザーバ２５の底部には後述する電極基板３を貫通する孔が設けられており、この孔で形成されたインク供給孔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。
また、キャビティ基板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、シリコン酸化膜等からなる絶縁膜２６が形成されており、この絶縁膜２６は、インクジェットヘッドを駆動させたときに、絶縁破壊や短絡を防止する。

電極基板３は、ガラス基材から作製されている。このガラス基材は、キャビティ基板２のシリコン基材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好ましい。これは、電極基板３とキャビティ基板２とを陽極接合する際、両基板３，２の熱膨張係数が近いため、電極基板３とキャビティ基板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とキャビティ基板２とを強固に接合することができるからである。

電極基板３のキャビティ基板２と対向する面には、キャビティ基板２の各振動板２２に対向する位置にそれぞれ凹部３２が設けられている。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が形成されており、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）Ｇは、インクジェットヘッドの吐出特性に大きく影響する。なお、個別電極３１の材料には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ため、一般にＩＴＯが用いられている。

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。端子部３１ｂは、図２に示すように、配線のためにキャビティ基板２の末端部が開口された電極取り出し部２９内に露出している。

上述したノズル基板１、キャビティ基板２、及び電極基板３は、一般に個別に作製され、これらを図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、キャビティ基板２と電極基板３は例えば陽極接合により接合され、そのキャビティ基板２の上面（図２の上面）にはノズル基板１が接着剤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ギャップＧの開放端部は、エポキシ等の樹脂による封止材２７で封止されている。これにより、湿気や塵埃等がギャップＧ内へ侵入するのを防止することができる。

そして、図２に示すように、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、キャビティ基板２上に設けられた共通電極２８とに、フレキシブル配線基板（図示せず）を介して接続されている。

上記のように構成されたインクジェットヘッド１０において、駆動制御回路４によりキャビティ基板２と個別電極３１との間にパルス電圧が印加されると、振動板２２と個別電極３１との間に静電気力が発生し、その吸引作用により振動板２２が個別電極３１側に引き寄せられて撓み、吐出室２４の容積が拡大する。これにより、リザーバ２５の内部に溜まっていたインクがオリフィス２３を通じて吐出室２４に流れ込む。次に、個別電極３１への電圧の印加を停止すると、静電吸引力が消滅して振動板２２が復元し、吐出室２４の容積が急激に収縮する。これにより、吐出室２４内の圧力が急激に上昇し、この吐出室２４に連通しているノズル孔１１からインク液滴が吐出される。

次に、インクジェットヘッド１０の製造方法について、図４〜図１２を用いて説明する。図４は本発明の実施の形態１に係るノズル基板１を示す上面図、図５〜図１０はノズル基板１の製造工程を示す断面図（図４をイ−イ線で切断した断面図）である。図１１、図１２はキャビティ基板２と電極基板３との接合工程を示す断面図であり、ここでは、主に、電極基板３にシリコン基材２００を接合した後に、キャビティ基板２を製造する方法を示す。
まず、最初に、図５〜図１０により、ノズル基板１の製造方法を説明する。なお、以下に記載の数値はその一例を示すもので、これに限定するものではない。

（ａ） 図５（ａ）に示すように、厚みが例えば２８０μｍのシリコン基材１００（ノズル基板１）を用意して熱酸化装置にセットする。

（ｂ） シリコン基材１００を、酸化温度が例えば１０７５℃、酸素と水蒸気の混合雰囲気中の条件で熱酸化処理し、図５（ｂ）に示すように、シリコン基材１００の両面、すなわち液滴吐出側の面１００ａ（液滴吐出面１ａ）と薄板化する側の面１００ｃとに、それぞれ例えば０．１μｍの厚みの第１のシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂ 膜）１０１を均一に形成する。

（ｃ） 図５（ｃ）に示すように、シリコン基材１００の液滴吐出側の面１００ａに形成された第１のシリコン酸化膜１０１の表面に、ポリシリコン４００を、減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）等によって例えば０．１μｍの厚みに形成する。

（ｄ） 貫通穴５００ａを設けた厚みが例えば０．７ｍｍの石英ガラス５００を用意する。シリコン基材１００のポリシリコン４００の表面と、石英ガラス５００の表面とに、高真空下でアルゴンビーム（Ａｒビーム）を当てた後、図６（ｄ）に示すように、表面活性化接合する。

（ｅ） シリコン基材１００の薄板化する側の面１００ｃをグラインダーで研削し、図６（ｅ）に示すように、厚みを例えば６０μｍまで薄くする。さらに、ポリッシャー、ＣＭＰ等を用いて、表面を研磨してもよい。こうして、薄板化された側の面１００ｂ（接合面１ｂ）が形成される。

（ｆ） 接合基材を熱酸化装置に入れ、熱酸化処理して、図６（ｆ）に示すように、シリコン基材１００の薄板化された側の面１００ｂに、シリコン酸化膜１０２を例えば１μｍの厚みに形成する。
次に、シリコン酸化膜１０２に、第２のノズル孔部１１０ｂ（図７（ｉ）参照）に対応する第２の凹部１０１ｂと、これと同心的に第１のノズル孔部１１０ａ（図７（ｉ）参照）に対応する第１の凹部１０１ａとを、パターニング形成する。
この場合、まず、第２の凹部１０１ｂをＢＨＦ（Buffered HF）によりハーフエッチングして形成し、次に、第１の凹部１０１ａをその残し厚みが零になるようにＢＨＦによりエッチングして形成する。こうして、フォトリソグラフィー技術により２段のノズルパターニングを行う。

（ｇ） 図７（ｇ）に示すように、ＩＣＰドライエッチングによって、垂直に異方性ドライエッチングして、第１のノズル孔部１１０ａを形成する。

（ｈ） 図７（ｈ）に示すように、シリコン酸化膜１０２をＢＨＦによりエッチングして、第２の凹部１０１ｂの残し厚さが零になるようにする。

（ｉ） 図７（ｉ）に示すように、ＩＣＰドライエッチングにより、垂直に異方性ドライエッチングして、第２のノズル孔部１１０ｂを形成する。このとき、同時に第１のノズル孔部１１０ａも同じ深さだけ垂直に異方性ドライエッチングされる。こうして、ノズル基板１００を貫通してノズル孔１１０が形成される。
次に、シリコン基材１００の表面に残るシリコン酸化膜１０２をフッ酸水溶液で除去する。

（ｊ） 接合基材を熱酸化装置にセットして熱酸化処理し、図８（ｊ）に示すように、ノズル孔１１０の内壁１１０ｃと薄板化された側の面１００ｂとに、厚みが例えば０．１μｍの第２のシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂ 膜）１０３を均一に形成する。
第２のシリコン酸化膜１０３を形成する際、第１のシリコン酸化膜１０１も同一の条件下で再度加熱されるため、第２のシリコン酸化膜１０３と第１のシリコン酸化膜１０１とは、連続して一体化した耐吐出液保護膜Ａとなる。

（ｋ） 図８（ｋ）に示すように、ガラス等の支持基板（第１のサポート部材）６００に両面接着シート６０１を貼り付けて、シリコン基材１００の薄板化された側の面１００ｂと向かい合わせ、真空中で貼り合わせる。なお、両面接着シート６０１は、紫外線等の刺激で接着力が容易に低下する自己剥離層を有する。

（ｌ） 接合基材を水酸化カリウム水溶液に入れてポリシリコン４００を溶解させ、図８（ｌ）に示すように、石英ガラス５００を取り外す。

（ｍ） 図９（ｍ）に示すように、シリコン基材１００の液滴吐出側の面１００ａにシロキサンを原材料とするプラズマ重合膜１２を形成する。

（ｎ） 図９（ｎ）に示すように、ディッピングにより、液滴吐出側の面１００ａにフッ素原子を含むシリコン化合物を主成分とする撥水膜１３を形成する。

（ｏ） 図９（ｏ）に示すように、シリコン基材１００の液滴吐出側の面１００ａにダイシングテープ（第２のサポート部材）７００をサポートテープとして貼り付ける。

（ｐ） 図９（ｏ）に示す支持基板６００側から紫外線（ＵＶ光）を照射し、図１０（ｐ）に示すように、両面接着シート６０１の自己剥離層をシリコン基材１００から剥離して、支持基板６００を取り外す。

（ｑ） 図１０（ｑ）に示すように、薄板化された側の面１００ｂからノズル孔１１０の内壁１１０ｃの撥水膜１３をアルゴンプラズマ（Ａｒプラズマ）により除去し、親水膜１４を形成する。

（ｒ） 図１０（ｒ）に示すように、ダイシングテープ７００を剥離する。
こうして、シリコン基材１００からノズル基板１が完成する。

実施の形態１に係るノズル基板１およびその製造方法によれば、耐吐出液保護膜Ａが、液滴吐出面１ａからノズル孔１１の内壁１１ｃ（図３）を経て接合面１ｂ（液滴吐出面１ａと反対側の面）まで連続形成されており、被覆性がよいので、液滴吐出面１ａおよびノズル孔１１の内壁１１ｃが吐出液に浸食されることがなく、耐久性に優れる。

また、ノズル孔１１の内壁１１ｃはノズル孔１１の吐出口縁部１１ｄまで親水性であり、液滴吐出面１ａは吐出口縁部１１ｄまで撥水性であるので、液滴吐出面１ａへの吐出液残留がなく、飛行曲がりのない良好な吐出特性を得ることができる（図３参照）。

さらに、支持基板５００を石英ガラスとし、例えばポリシリコン４００を介してシリコン基材１００に活性化接合したので、第２のシリコン酸化膜１０３を形成する際に、高温下であっても支持基板５００が剥離することがなく、このため熱酸化による新たな保護膜の形成が可能である。そして、第２のシリコン酸化膜１０３を形成する際、当初の第１のシリコン酸化膜１０１も再度加熱されるため、両シリコン酸化膜１０３、１０１は同一条件で加熱されることになり、これらは連続して一体化した耐吐出液保護膜Ａとなる。

また、シリコン基材１００はノズル孔１１の形成前に薄板化されるため、基板厚みの均一性がよく、かつ、ノズル孔１１の周りに異常が発生することがない。
さらに、研削屑がノズル孔１１に詰まることがなく、研削屑の洗浄工程を省くことができる。

次に、キャビティ基板２および電極基板３の製造方法について説明する。
ここでは、電極基板３にシリコン基材２００を接合した後、そのシリコン基材２００からキャビティ基板２を製造する方法について、図１１、図１２を用いて説明する。

（ａ） 図１１（ａ）に示すように、硼珪酸ガラス等からなるガラス基材３００（電極基板３）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して、凹部３２を形成する。この凹部３２は個別電極３１の形状より少し大きめの溝状であり、個別電極３１ごとに複数形成される。
そして、凹部３２の底部に、例えばスパッタによりＩＴＯ（Indium Tin Oxide）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。

（ｂ） 図１１（ｂ）に示すように、シリコン基材２００（キャビティ基板２）の両面を鏡面研磨した後、シリコン基材２００の片面に、プラズマＣＶＤによってＴＥＯＳ（TetraEthyl Ortho Silicate）からなるシリコン酸化膜（絶縁膜）２６を形成する。なお、シリコン基材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。

（ｃ） このシリコン基材２００と、図１１（ａ）のようにして作製された電極基板３とを、図１１（ｃ）に示すように、例えば３６０℃に加熱して、シリコン基材２００に陽極を、電極基板３に陰極を接続し、８００Ｖ程度の電圧を印加して陽極接合により接合する。

（ｄ） シリコン基材２００と電極基板３と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材２００をエッチングし、図１１（ｄ）に示すように、シリコン基材２００を薄板化する。

（ｅ） 次に、シリコン基材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、シリコン酸化膜２０１（図１２（ｅ）参照）を形成する。そして、このシリコン酸化膜２０１に、吐出室２４となる凹部２４０、オリフィス２３となる凹部２３０、及びリザーバ２５となる凹部２５０等を形成するためのレジストをパターニングし、これらの部分のシリコン酸化膜２０１をエッチング除去する。
その後、シリコン基材２００を水酸化カリウム水溶液等でエッチングして、図１２（ｅ）に示すように、吐出室２４となる凹部２４０、オリフィス２３となる凹部２３０、及びリザーバ２５となる凹部２５０を形成する。このとき、配線のための電極取り出し部となる部分２９ａもエッチングして薄板化しておく。なお、図１２（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。

（ｆ） シリコン基材２００のエッチングが終了した後に、図１２（ｆ）に示すように、フッ酸水溶液でエッチングして、シリコン基材２００の上面に形成されているシリコン酸化膜２０１を除去する。

（ｇ） シリコン基材２００の吐出室２４となる凹部２４０等が形成された面に、図１２（ｇ）に示すように、プラズマＣＶＤによりシリコン酸化膜（絶縁膜）２６を形成する。

（ｈ） 図１２（ｈ）に示すように、ＲＩＥ等によって電極取り出し部２９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３４ａからレーザ加工を施して、シリコン基材２００のリザーバ２５となる凹部２５０の底部を貫通させ、インク供給孔３４を形成する。また、振動板２２と個別電極３１との間のギャップＧの開放端部にエポキシ樹脂等の封止材２７を充填して封止を行う。また、図２に示した共通電極２８を、スパッタにより、シリコン基材２００の上面（ノズル基板１との接合側の面）の端部に形成する。

以上により、電極基板３に接合した状態のシリコン基材２００からキャビティ基板２が作製される。
そして最後に、このキャビティ基板２に、前述のようにして作製されたノズル基板１を接着剤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。

本実施の形態１に係るキャビティ基板２および電極基板３の製造方法によれば、キャビティ基板２を、予め作製された電極基板３に接合した状態のシリコン基材２００から作製するので、電極基板３によりシリコン基材２００を支持した状態となり、シリコン基材２００を薄板化しても割れたり欠けたりすることがなく、ハンドリングが容易となる。したがって、キャビティ基板２を単独で製造する場合よりも歩留まりが向上する。

実施の形態２．
図１３は、実施の形態１に係るインクジェットヘッド１０を搭載したインクジェット記録装置を示す斜視図である。図１３に示すインクジェット記録装置８００はインクジェットプリンタであり、実施の形態１のインクジェットヘッド１０を搭載しているため、吐出液に対する耐久性に優れ、良好な吐出特性を有し、高品質の印字が可能である。
なお、実施の形態１に係るインクジェットヘッド１０は、図１３に示すインクジェットプリンタの他に、液滴を種々変更することで、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。

本発明の実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図。 図１の液滴吐出ヘッドを組立てた状態の要部の縦断面図。 図２のノズル孔部分を拡大した縦断面図。 図１のノズル基板の上面図。 実施の形態１に係るノズル基板の製造方法を示す製造工程の断面図。 図５に続くノズル基板の製造工程の断面図。 図６に続くノズル基板の製造工程の断面図。 図７に続くノズル基板の製造工程の断面図。 図８に続くノズル基板の製造工程の断面図。 図９に続くノズル基板の製造工程の断面図。 実施の形態１に係るキャビティ基板および電極基板の製造方法を示す製造工程の断面図。 図１１に続く製造工程の断面図。 本発明の実施の形態２に係るインクジェット記録装置を示す斜視図。

符号の説明

１ ノズル基板、１ａ 液滴吐出面（液滴吐出側の面）、１ｂ 接合面（液滴吐出側の面と反対側の面）、２ キャビティ基板、３ 電極基板、１０ インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）、１１ ノズル孔、１１ｃ ノズル孔の内壁、１１ｄ 吐出口縁部、１３ 撥水膜、１４ 親水膜、２２ 振動板、２３ オリフィス、２４ 吐出室、２５ リザーバ、３１ 個別電極、３４ インク供給孔、１００ シリコン基材、１００ａ 液滴吐出側の面（液滴吐出面）、１００ｂ 薄板化された側の面（接合面）、１００ｃ 薄板化する側の面（支持基板を接合した側の面と反対側の面）、１０１ 第１のシリコン酸化膜、１０３ 第２のシリコン酸化膜、５００ 石英ガラスの支持基板、６００ 支持基板（第１のサポート部材）、７００ ダイシングテープ（第２のサポート部材）、８００ インクジェット記録装置、Ａ 耐吐出液保護膜。

Claims (8)

1. 液滴を吐出するためのノズル孔を有し、
   前記ノズル孔の液滴吐出側の面から前記ノズル孔の内壁を経て前記液滴吐出側の面と反対側の面まで連続する耐吐出液保護膜が形成され、
   前記耐吐出液保護膜が熱酸化処理により形成されたシリコン酸化膜であることを特徴とするシリコン製ノズル基板。
2. 前記ノズル基板に形成された耐吐出液保護膜の液滴吐出側の面を撥水性にし、前記ノズル孔の吐出口縁部より内壁側の面を親水性にしたことを特徴とする請求項１記載のシリコン製ノズル基板。
3. 請求項１または２記載のシリコン製ノズル基板を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
4. 請求項３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。
5. 熱酸化によってシリコン基材の表面に第１のシリコン酸化膜を形成する工程と、
   前記シリコン基材に石英ガラスの支持基板を活性化接合する工程と、
   前記石英ガラスの支持基板を接合した側の面と反対側の面を薄板化する工程と、
   前記薄板化された側の面から前記シリコン基材にノズル孔を形成する工程と、
   前記シリコン基材を熱酸化処理して、前記薄板化された側の面から前記ノズル孔の内壁まで第２のシリコン酸化膜を形成し、前記第１のシリコン酸化膜と前記第２のシリコン酸化膜とを一体化して耐吐出液保護膜とする工程と、
   前記薄板化された側の面を第１のサポート部材によって保護して前記石英ガラスの支持基板を剥離し、剥離した側の面に撥水膜を形成する工程と、
   前記薄板化された側の面と反対側の面を第２のサポート部材によって保護して前記第１のサポート部材を剥離し、剥離した側の面から親水化処理し、前記第２のサポート部材を剥離する工程と、
   を有することを特徴とするシリコン製ノズル基板の製造方法。
6. 前記シリコン基材にポリシリコンを介して石英ガラスの支持基板を活性化接合することを特徴とする請求項５記載のシリコン製ノズル基板の製造方法。
7. 請求項５記載のシリコン製ノズル基板の製造方法を適用して、液滴吐出ヘッドのノズル基板部分を形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
8. 請求項７記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造することを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。

Images