JP2013233726A - インクジェット記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズル孔１ａの側面の撥水膜を容易に除去して、インクの吐出不能を容易に回避する。陽極接合における撥水膜３の劣化を抑えて、インク滴の吐出安定性を確保する。
【解決手段】インクジェット記録ヘッドの製造方法は、成膜工程と、除去工程と、接合工程とを有している。成膜工程では、ノズル孔１ａが形成されたノズルプレート１上に、真空蒸着法によって撥水膜３を成膜する。除去工程では、成膜工程にてノズル孔１ａの側面に回り込んだ撥水膜を除去する。接合工程では、除去工程の後、ノズルプレート１における撥水膜３の成膜側とは反対側の面に、インク流路となる貫通孔２１ａが形成された中間ガラス２１を密着させ、押さえ部材１３の表面に予め成膜された撥水膜１２と撥水膜３とが対向するように、押さえ部材１３をノズルプレート１上に載せた状態で、ノズルプレート１と、中間ガラス２１と、ボディープレート３０とを、陽極接合により一体化する。
【選択図】図４

Description

本発明は、インクを収容する圧力室が形成されたボディープレートと、ノズル孔が形成されたノズルプレートとを、中間ガラスを介して接合するインクジェット記録ヘッドの製造方法に関するものである。

圧力室および圧力発生器を有するボディープレートと、飛翔媒体であるインクの吐出口が形成されたノズルプレートとを有し、ボディープレートの圧力発生器に電圧を印加して圧力を発生させることで、圧力室内のインクを吐出口から吐出させるオンデマンド方式のインクジェット記録ヘッドが知られている。上記の圧力発生器としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を圧電素子として有するものや、液体インクに熱エネルギーを与えることで液体を発泡させ圧力を得る発熱素子を有するものがある。

近年、このようなインクジェット記録ヘッドを用いることにより、被記録媒体に対して高速にかつ高精度、高精細な記録ができるようになってきており、民生用のプリンターやファクシミリ、捺染、産業用途に至るまで、インクジェット記録ヘッドが幅広く利用されるようになってきている。このようなインクジェット技術の進歩に伴って、インクジェット記録ヘッドの高細密化をより一層向上させることが求められている。この要求に応えるためには、シリコンの微細加工技術を駆使して作製したノズルプレートやボディープレートを用いることが有効であり、これらの２つの部品を如何に精度よく接合し、組み立てるかが重要となってきている。

一方、ノズルプレートの表面であってノズル孔の周辺には、インク滴の吐出性能を向上させるために、撥水膜が成膜される。この撥水膜の成膜に関して、例えば特許文献１では、ノズルプレートとボディープレートとを、インク流路が形成された中間ガラスを介して接合し、組み立てた後、最終工程でノズルプレートの表面に真空蒸着によって撥水膜を形成し、ノズルプレートに撥水性能を付与している。ノズルプレートと中間ガラスとの接合、および中間ガラスとボディープレートとの接合には、陽極接合が用いられる。

図１１は、特許文献１の手法によって撥水膜１０２が形成されたノズルプレート１０１の断面図である。撥水膜１０２をノズルプレート１０１上に形成する際には、ノズルプレート１０１のノズル孔１０１ａの側面に撥水膜１０２ａが回り込む（入り込む）ことが避けられない。ノズル孔１０１ａの側面に撥水膜１０２ａが回り込むと、ノズル孔１０１ａのノズル径が実質的に小さくなるため、吐出エネルギーを増大させなければ、インクをノズル孔１０１ａから吐出させることができなくなる。したがって、吐出効率を考えると、ノズル孔１０１ａの側面に回り込んだ不要な撥水膜１０２ａを除去して、インクの吐出不能を回避することが望ましい。不要な撥水膜１０２ａを除去する方法としては、例えば酸素プラズマ処理や紫外線照射によって除去する方法がある。

このとき、ノズルプレート１０１に対して撥水膜１０２とは反対側には、ノズルプレート１０１に接合された中間ガラスおよびボディープレートが位置しているため、酸素プラズマ処理または紫外線照射によって、中間ガラス側から不要な撥水膜１０２ａを除去することはできない。したがって、必然的に、ノズルプレート１０１に対して撥水膜１０２の成膜側から、不要な撥水膜１０２ａを除去することが必要となるが、このような除去は現実的にはほとんど不可能である。これは、ノズルプレート１０１に対して撥水膜１０２の成膜側から、不要な撥水膜１０２ａを除去するためには、ノズル孔１０１ａ以外の部分をマスクするマスク部材が必要となるが、微小なノズル径（例えば直径５〜１０μｍ）で規則的に並ぶノズル孔１０１ａに対応したマスク部材を製造することは困難であること、仮にそのようなマスク部材を製造できたとしても、マスク部材の位置合わせに高精度が要求されること、によるものである。

そこで、先に、ノズルプレート上に撥水膜を成膜して、ノズル孔の側面に回り込んだ不要な撥水膜を除去した後に、ノズルプレート、中間ガラスおよびボディープレートを陽極接合によって一体化する手法も提案されている。この手法では、陽極接合の前に、ノズルプレートに対して撥水膜の成膜側とは反対側から、ノズル孔側面の不要な撥水膜を除去することが可能となるため（陽極接合前は中間ガラス等が位置していないため）、その除去が容易となり、ノズル孔におけるインクの吐出不能を容易に回避することができる。

なお、例えば特許文献２では、ノズルプレート上に撥水膜を焼成して形成する際に、焼成時の揮発、蒸発によって撥水膜に厚みムラが生じるのを低減するために、ノズルプレートの撥水膜と同じ撥水膜を形成したダミー基板を用い、撥水膜同士が対向するようにノズルプレート上にダミー基板を載せた状態で加熱処理を行って、ノズルプレートの撥水膜を焼成するようにしている。

特開２００９−２１５０９９号公報（請求項１、段落〔０００９〕〜〔００１６〕、図１等参照） 特開２００７−３０２６６号公報（請求項１、段落〔０００９〕〜〔００１６〕、図１等参照）

ところで、図１２は、ノズルプレート２０１上に撥水膜２０２を成膜し、ノズル孔２０１ａの側面の不要な撥水膜を除去した後に、陽極接合を行った場合のノズルプレート２０１の断面図である。撥水膜２０２の成膜後に陽極接合を行うと、同図に示すように、陽極接合時の高温により、成膜した撥水膜２０２が蒸発して消失したり、あるいは変質するため、ノズルプレート２０１の表面において撥水性を確保することが困難となる。その結果、ノズル孔から吐出されるインク滴の吐出安定性を確保することが困難となるという問題が生ずる。

なお、上記した特許文献２は、ノズルプレート上に撥水膜を形成する手法を開示しているに過ぎず、その手法でノズルプレート上に撥水膜を形成した後に、ノズルプレートと中間ガラスとを陽極接合するのであれば、上記と同様の問題が生ずる。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、ノズル孔側面に回り込んだ不要な撥水膜を容易に除去して、インクの吐出不能を容易に回避できるとともに、陽極接合における撥水膜の劣化を抑えて、インク滴の吐出安定性を確保することができるインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することにある。

本発明の一側面によるインクジェット記録ヘッドの製造方法は、シリコンからなり、インクを吐出するノズル孔が形成されたノズルプレート上に、真空蒸着法によってノズル側撥水膜を成膜する成膜工程と、前記成膜工程にて前記ノズル孔の側面に回り込んだノズル側撥水膜を除去する除去工程と、前記除去工程の後、前記ノズルプレートにおける前記ノズル側撥水膜の成膜側とは反対側の面に、インク流路となる貫通孔が形成された中間ガラスを密着させ、前記ノズルプレートと、前記中間ガラスと、前記インクを収容する圧力室が形成されたシリコン基板を有するボディープレートとを、陽極接合により一体化する接合工程とを有し、前記接合工程では、押さえ部材の表面に予め成膜された押さえ側撥水膜と、前記ノズル側撥水膜とが対向するように、前記押さえ部材を前記ノズルプレート上に載せた状態で、前記ノズルプレートと、前記中間ガラスと、前記ボディープレートとを、陽極接合により一体化することを特徴としている。

上記の製造方法によれば、ノズルプレート上へのノズル側撥水膜の成膜時にノズル孔の側面に回り込んだ不要なノズル側撥水膜（以下、単に撥水膜とも称する）は除去されるので、不要な撥水膜によってインクの吐出が不能になるのを回避することができる。しかも、不要な撥水膜の除去は、ノズルプレートと中間ガラスとボディープレートとを陽極接合により一体化する前に行われるので、ノズルプレートに対して撥水膜の成膜側とは反対側から（中間ガラスとの接合側から）不要な撥水膜を除去することが可能となり、その除去を容易に行って、インクの吐出不能を容易に回避することができる。

また、接合工程では、押さえ側撥水膜とノズル側撥水膜とが対向するように、押さえ部材をノズルプレート上に載せた状態で、ノズルプレートと中間ガラスとボディープレートとを陽極接合により一体化するので、陽極接合時の高温によるノズル側撥水膜の蒸発や変質による劣化を抑えることができる。その結果、ノズル孔から吐出されるインク滴の吐出安定性を確保することができる。

前記除去工程では、前記ノズルプレート上の前記ノズル側撥水膜を遮蔽部材で覆った状態で、前記ノズル孔の側面に回り込んだノズル側撥水膜を、前記ノズルプレートに対して前記遮蔽部材とは反対側から、酸素プラズマ処理または紫外線照射によって除去することが望ましい。

この場合、酸素プラズマまたは紫外線のノズル孔からの回り込みによって、ノズル孔の周辺の撥水膜が劣化するのを遮蔽部材によって抑えながら、ノズル孔側面の不要な撥水膜のみを除去することができる。

前記接合工程では、前記ボディープレートと前記中間ガラスとを陽極接合し、その後、前記ノズルプレートと前記中間ガラスとを陽極接合することが望ましい。

この場合、陽極接合の順序が逆の場合に比べて、陽極接合時の熱による撥水膜へのダメージを軽減することができる。

前記成膜工程では、前記撥水膜として、フッ素含有有機物を用いることが望ましい。この場合、撥水膜を単層で容易に形成することができる。

押さえ部材を用いて陽極接合を行うようにすることにより、上述したように、先にノズルプレートに撥水膜を成膜して、ノズル孔側面に回り込んだ不要な撥水膜を除去した後、陽極接合により一体化するという流れでインクジェット記録ヘッドを製造することが可能となる。その結果、陽極接合前に不要な撥水膜を容易に除去して、インクの吐出不能を容易に回避できるとともに、陽極接合における撥水膜の劣化を抑えて、インク滴の吐出安定性を確保することができる。

本発明の実施例１に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法における製造工程の流れを示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｄ）は、上記インクジェット記録ヘッドの製造工程の一部を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、酸素プラズマ処理によって不要な撥水膜を除去する工程の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、上記インクジェット記録ヘッドの製造工程の残りの一部を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、上記インクジェット記録ヘッドの製造工程の残りを示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、比較例１に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程の一部を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、実施例２に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程の一部であって、紫外線照射によって不要な撥水膜を除去する工程の断面図である。 実施例１および比較例１における、陽極接合の処理時間と接触角との関係を示すグラフである。 実施例２および比較例２における、陽極接合の処理時間と接触角との関係を示すグラフである。 陽極接合の処理時間と、陽極接合時に流れる電流との関係を模式的に示すグラフである。 従来のノズルプレートの一例を示す断面図である。 従来のノズルプレートの他の例を示す断面図である。

本発明は、インク滴を飛翔させて被記録媒体に対して記録を行うインクジェット記録装置に適用されるインクジェット記録ヘッドに関する。なお、本明細書において「記録」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、意味を持たないパターン等の画像を被記録媒体に対して付与することをも含む。

本発明の実施の一形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法は、シリコンからなり、インクを吐出するノズル孔が形成されたノズルプレート上に、真空蒸着法によってノズル側撥水膜を成膜する成膜工程と、前記成膜工程にて前記ノズル孔の側面に回り込んだノズル側撥水膜を除去する除去工程と、前記除去工程の後、前記ノズルプレートにおける前記ノズル側撥水膜の成膜側とは反対側の面に、インク流路となる貫通孔が形成された中間ガラスを密着させ、前記ノズルプレートと、前記中間ガラスと、前記インクを収容する圧力室が形成されたシリコン基板を有するボディープレートとを、陽極接合により一体化する接合工程とを有し、前記接合工程では、押さえ部材の表面に予め成膜された押さえ側撥水膜と、前記ノズル側撥水膜とが対向するように、前記押さえ部材を前記ノズルプレート上に載せた状態で、前記ノズルプレートと、前記中間ガラスと、前記ボディープレートとを、陽極接合により一体化することを特徴とする。なお、以下では、ノズル側撥水膜および押さえ側撥水膜を、特に区別する必要がない限り、単に撥水膜と記載する。

撥水膜は、フッ素含有有機物を真空蒸着法で蒸着して成膜される。この材料（フッ素含有有機物）は、成膜後に特別な処理をすることなく、大気中に数時間放置することで安定する。一般には、フッ素含有有機物を金属綿や金属多孔質体に染み込ませてペレット状にしたものを入手できるので、このペレットを蒸着源として用いて撥水膜を成膜することができる。撥水膜の材料としては、例えば、含フッ素有機珪素化合物であるキャノンオプトロン社製のＯＦ−ＳＲや、フルオロアルキルシラン混合酸化物であるメルクジャパン社製のＷＲ１、ＷＲ４などが好ましい。

ノズル孔の側面に回り込んだ不要な撥水膜を除去する工程においては、酸素、アルゴン、水素またはこれらの混合ガスを用い、工業用高周波電源を用いて発生させたプラズマにさらして不要な撥水膜を除去してもよいし、酸素と１８４．９ｎｍの極短波長の紫外光とを用いてオゾンを発生させた雰囲気中で、２５３．７ｎｍの短波長の紫外線を照射することで不要な撥水膜を除去してもよい（化学結合解離効果）。いずれの場合も、ノズルプレートの撥水膜が付いていない裏面側から処理する。ノズル孔の直径が５μｍ以上であれば、ノズル孔の側面に回り込んだ不要な撥水膜を除去することができる。なお、除去工程の詳細については、後述の実施例で説明する。

陽極接合は、シリコンとアルカリガラスとを強固に接合するための接合方法である。つまり、陽極接合では、シリコンとアルカリガラスとの間に１ｋＶ程度の直流を印加し、静電密着させて加熱することで、アルカリガラス内のアルカリ成分（例えばナトリウムイオン）が移動し、それによってフリーになった酸素がシリコンと再結合することによってシリコンとアルカリガラスとが強固に接合される。撥水膜は高温に弱いため、本実施形態の手法であっても、低い温度での処理が好ましい。よって、用いるガラス材料としては、比較的低温で陽極接合できる、リチウムを含む低融点のアルカリガラスがよく、具体的には、旭硝子社製のＳＷ−ＹＹがよい。陽極接合の温度は、３００℃〜３１５℃である。

ここで、シリコン上には自然酸化膜が存在するが、この自然酸化膜は極薄膜であり、陽極接合電流は十分に流れるので問題はない。シリコン上に意図的に、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を用いたＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法や基板の熱酸化により、厚さ１μｍ程度まで酸化膜を設けた場合であっても、シリコンとアルカリガラスとを問題なく接合できることが確認できている。したがって、シリコンからなるノズルプレートには、自然酸化膜だけではなく、ＴＥＯＳや熱酸化等の手段で酸化膜を設け、その上に撥水膜を形成してもよい。

以下、本実施形態に係る、インク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドの製造方法の実施例について、比較例も挙げながら詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

〔実施例１〕
図１は、本実施例に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法における製造工程の流れを示すフローチャートであり、図２〜図５は、インクジェット記録ヘッドの各製造工程の断面図である。

まず、図２（ａ）に示すように、シリコンからなる基板に、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma；誘導結合プラズマ）によって、インクを吐出するノズル孔１ａを微細加工して、ノズルプレート１を形成した（Ｓ１）。このとき、ノズルプレート１にフォトリソグラフィー技術を用いてノズル孔１ａのパターンを形成しておき、ノズルプレート１を貫通する開口部をＩＣＰによって形成してノズル孔１ａとした。

続いて、図２（ｂ）に示すように、ノズルプレート１上に、ＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法により、厚さ０．１μｍの酸化シリコン（ＳｉＯ₂）からなる酸化膜２を形成した（Ｓ２）。そして、図２（ｃ）に示すように、酸化膜２上に、真空蒸着法により、撥水膜３（ノズル側撥水膜）を形成した（Ｓ３；成膜工程）。このときの、撥水膜３の成膜条件は、
到達真空度：６×１０^-6Torr（８×１０^-4Ｐａ）
基板加熱：なし
成膜時真空度：２×１０^-4〜３×１０^-5Torr（２．７×１０^-2〜４×１０^-3Ｐａ）
蒸発源−基板間距離：４０ｃｍ
ペレット：１個
膜厚管理：飛ばしきり
であった。本実施例では、蒸着源として、キャノンオプトロン社製のＯＦ−ＳＲを用いた。

次に、図２（ｄ）に示すように、Ｓ３の成膜工程において（撥水膜３の成膜時に）ノズルプレート１のノズル孔１ａの側面に回り込んだ不要な撥水膜３ａを、酸素プラズマ処理によって除去した（Ｓ４；除去工程）。

より具体的には、図３（ａ）に示すように、ノズルプレート１を、撥水膜３の成膜側の面が下向きとなるように遮蔽部材１１上に配置し、サムコインターナショナル製のＲＩＥ−１０ＮＲドライエッチング装置を用いて、５×１０^-2Torr（６．７Ｐａ）の酸素雰囲気中で並行平板電極に１３．５６ＭＨｚの高周波を５０Ｗで３０秒間印加して、ノズル孔１ａの側面の不要な撥水膜３ａを除去した（図３（ｂ）参照）。つまり、撥水膜３を遮蔽部材１１で覆った状態で、ノズルプレート１に対して遮蔽部材１１とは反対側からの酸素プラズマ処理によって、不要な撥水膜３ａを除去した。撥水膜３ａの除去の確認は、ノズル穴付モニター基板をダイシングソーで切断し、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope；走査型電子顕微鏡）で観察して行った。

不要な撥水膜３ａを除去した後、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示すように、ノズルプレート１における撥水膜３の成膜側とは反対側の面に中間ガラス２１を密着させ、ノズルプレート１と、中間ガラス２１と、ボディープレート３０とを、陽極接合により一体化した（Ｓ５；接合工程）。なお、図４以降の一部の図面では、便宜上、ノズルプレート１上の熱酸化膜２の図示を省略している。

ボディープレート３０は、インクを収容する圧力室３１ａが形成されたシリコン基板３１を有している。なお、ボディープレート３０は、シリコン基板３１上に、ＳｉＯ₂からなる酸化膜３２と下部電極３３とを積層して構成されているが（図５（ａ）参照）、ここでは便宜上、酸化膜３２および下部電極３３の図示を省略している。中間ガラス２１は、圧力室３１ａからノズル孔１ａへのインクの流路となる貫通孔２１ａが形成されたアルカリガラスである。

ここで、Ｓ５の接合工程についてより詳細に説明する。まず、図４（ａ）に示すように、ホットプレート４１上にスタアロイ板４２を置き、さらにその上に、下部電極３３がスタアロイ板４２と対向するようにボディープレート３０をセットした。そして、ボディープレート３０上に中間ガラス２１を位置合わせして重ね合わせ、これらを陽極接合によって一体化した。このときの接合は、ホットプレート４１の温度を３１５℃とし、シリコン基板３１（ボディープレート３０）を正極、中間ガラス２１を負極として、直流１ｋＶを印加し、この状態で１時間放置することで行った。このときの陽極接合には、撥水膜３を有するノズルプレート１は関与しないので、ボディープレート３０と中間ガラス２１とを公知の方法で接合することができる。

次に、図４（ｂ）に示すように、中間ガラス２１上に、撥水膜３を有する前述のノズルプレート１を、貫通孔２１ａとノズル孔１ａとを位置合わせしながら配置した。このとき、ノズルプレート１における撥水膜３の成膜側とは反対側の面が中間ガラス２１と密着するように、ノズルプレート１を中間ガラス２１上に配置した。そして、ノズルプレート１上に押さえ部材１３を載せた。このとき、押さえ部材１３の表面には、例えば撥水膜３と同一材料からなるダミーの撥水膜１２（押さえ側撥水膜）が予め成膜されており、撥水膜１２と撥水膜３とが対向するように、押さえ部材１３をノズルプレート１上に載せた。そして、この状態で、ノズルプレート１と中間ガラス２１とを陽極接合によって一体化した。このときの接合は、ホットプレート４１の温度を３１５℃とし、ノズルプレート１を正極、中間ガラス２１を負極として、直流１ｋＶを印加し、この状態で１．５時間放置することで行った。陽極接合後、押さえ部材１３を取り去ると、図４（ｃ）に示すように、ノズルプレート１上の撥水膜３は、所望の厚さで残存していた。

次に、図５（ａ）に示すように、ボディープレート３０の下部電極３３上であって、ダイヤフラムに相当する位置に、バルクのＰＺＴからなる圧電体３４を接着剤を介して個々に接着した（Ｓ６）。そして、図５（ｂ）に示すように、圧電体３４上に上部電極３５を形成した。その後、下部電極３３および上部電極３５に駆動用の配線（図示せず）の一端を接続して該配線を引き出し（Ｓ７）、最後に、インク導入用のチューブを接着することで、インクジェット記録ヘッドを完成させた。

なお、本実施例のように、圧電体３４としてバルクのものを用い、これを接着剤で貼り付ける場合において、圧電体３４の貼り付けを陽極接合の前に行うと、貼り付けの際に用いる接着剤に、その後の陽極接合における耐熱性が要求される。本実施例では、用いる接着剤の制約を極力無くすために、圧電体３４の貼り付けを陽極接合後に行うようにした。

なお、圧電体３４を例えばスパッタで成膜する場合、つまり、圧電体３４を薄膜で形成する場合は、圧電体３４を貼り付けるための接着剤は不要であるため、陽極接合前に、圧電体３４（圧電薄膜）を成膜し、さらには、その上に上部電極３５を成膜しておいてもよい。

〔比較例１〕
比較例１では、Ｓ５の接合工程において、図６（ａ）に示すように、ボディープレート３０と中間ガラス２１とを陽極接合によって一体化した後、図６（ｂ）に示すように、中間ガラス２１上に、撥水膜３を有するノズルプレート１を配置し、撥水膜１２付きの押さえ部材１３を載せずに、ノズルプレート１と中間ガラス２１とを陽極接合によって一体化した。Ｓ５以外の工程や陽極接合時の接合条件は、実施例１と同様である。比較例１では、陽極接合後、ノズルプレート１上の撥水膜は、ほとんど蒸発していた（図６（ｃ）参照）。

〔実施例２〕
実施例２では、酸化膜２の形成工程（Ｓ２）、撥水膜３の成膜工程（Ｓ３）、撥水膜３ａの除去工程（Ｓ４）および接合工程（Ｓ５）が、実施例１と若干異なる。以下、実施例１と異なる点について説明する。

Ｓ２の酸化膜２の形成工程では、ノズル孔１ａを形成したノズルプレート１を、３日間大気中で放置して、ノズルプレート１の表面に自然酸化膜からなる酸化膜２を形成した。

Ｓ３の撥水膜３の成膜工程では、メルク社製の蒸着型撥水膜ＷＲ４を用い、真空蒸着法によって酸化膜２上に撥水膜３を形成した。このときの、撥水膜３の成膜条件は、
到達真空度：２×１０^-6Torr（２．７×１０^-4Ｐａ）
基板加熱：なし
成膜時真空度：２×１０^-4〜５×１０^-5Torr（２．７×１０^-2〜６．７×１０^-3Ｐａ）
蒸発源−基板間距離：４０ｃｍ
ペレット：１個
膜厚管理：飛ばしきり
であった。

Ｓ４の除去工程では、ノズルプレート１上での撥水膜３の成膜時にノズル孔１ａの側面に回り込んだ不要な撥水膜３ａを、紫外線照射によって除去した。より具体的には、図７（ａ）に示すように、ノズルプレート１を、撥水膜３の成膜側の面が下向きとなるように遮蔽部材１１上に配置し、フルジェン製のＵＶ３４２、ＵＶオゾンクリーナー装置を用いて、０．２リットル／分の酸素と波長１８４．９ｎｍの紫外線とでオゾンを生成し、ＵＶ光（波長２５３．７ｎｍ）を照射して、ノズル孔１ａの側面の不要な撥水膜３ａを除去した（図７（ｂ）参照）。つまり、ノズルプレート１上の撥水膜３を遮蔽部材１１で覆った状態で、ノズルプレート１に対して遮蔽部材１１とは反対側からの紫外線照射により、不要な撥水膜３ａを除去した。このとき、ノズルプレート１とＵＶ光源との距離は５ｍｍであった。撥水膜３ａの除去の確認は、実施例１と同様に、ノズル穴付モニター基板をダイシングソーで切断し、ＳＥＭで観察して行った。

Ｓ５の接合工程では、まず、スタアロイ板４２上でボディープレート３０と中間ガラス２１とを位置合わせして、これらを陽極接合した。このときの接合は、ホットプレート４１の温度を３０５℃とし、シリコン基板３１（ボディープレート３０）を正極、中間ガラス２１を負極として、直流１．２ｋＶを印加し、この状態で１．５時間放置することで行った。

次に、中間ガラス２１上に、撥水膜３を有する前述のノズルプレート１を、貫通孔２１ａとノズル孔１ａとを位置合わせしながら配置した。そして、さらに、ダミーの撥水膜１２が表面に予め成膜された押さえ部材１３をノズルプレート１上に載せた状態で、ノズルプレート１と中間ガラス２１とを陽極接合によって一体化した。このときの接合は、ホットプレート４１の温度を３０５℃とし、ノズルプレート１を正極、中間ガラス２１を負極として、直流１．２ｋＶを印加し、この状態で２時間放置することで行った。

〔比較例２〕
比較例２では、比較例１と同様に、Ｓ５の接合工程において、撥水膜１２付きの押さえ部材１３を、ノズルプレート１上に載せずに、ノズルプレート１と中間ガラス２１とを陽極接合した。それ以外は、実施例２と同様である。

〔接触角について〕
実施例１〜２、比較例１〜２におけるノズルプレート側の撥水膜の状態を確認するため、協和界面科学株式会社のDrop Master ７００ ＦＡＭＡＳによって、ノズルプレート表面での純水の接触角を測定した。表１は、実施例１と比較例１とにおける、陽極接合の処理時間ごとの接触角を示し、表２は、実施例２と比較例２とにおける、陽極接合の処理時間ごとの接触角を示している。また、表１および表２における処理時間と接触角との関係をグラフ化したものを図８および図９にそれぞれ示す。

撥水膜３が形成されたノズルプレート１と中間ガラス２１との陽極接合の処理時間は、実施例１および比較例１では、上述したように１．５時間（９０分）であり、実施例２および比較例２では、上述したように２時間（１２０分）である。このように陽極接合の処理時間を変えたのは、陽極接合時の温度の違いによるものである。

図１０は、陽極接合の処理時間と、陽極接合時に流れる電流（ガラス内を移動するイオンの量）との関係を模式的に示すグラフである。陽極接合時の温度を、高いほうからＴ１（℃）、Ｔ２（℃）、Ｔ３（℃）としたとき、同図より、陽極接合時の温度が高いほど、陽極接合開始から早い時間でイオンが多く流れることがわかる。陽極接合時に移動するイオンのトータルの量は、例えば温度Ｔ１（℃）の場合は同図の斜線部の面積で示されるが、この面積の大部分（例えば８〜９割）に相当する時間が経過したときに、陽極接合の終了と判断することができる。したがって、このような条件で陽極接合の終了を判断する場合は、陽極接合時の温度が低いほど、陽極接合の処理時間（開始からの終了までの時間）を長くする必要が生じる。同図の例では、陽極接合時の温度がＴ１（℃）、Ｔ２（℃）、Ｔ３（℃）と低くなるにつれて、陽極接合の処理時間がｔ１（分）、ｔ２（分）、ｔ３（分）と長くなっていくことを示している。

実施例１および比較例１では、陽極接合の温度が３１５℃であり、実施例２および比較例２では、陽極接合の温度が３０５℃である。このように、実施例２および比較例２では、実施例１および比較例１よりも陽極接合時の温度が低いため、実施例１および比較例１よりも陽極接合の処理時間が長くなっている。

表１より、陽極接合前の接触角は、実施例１および比較例１ともに１１０．２°であるが、陽極接合後（処理時間１．５時間後）の接触角は、実施例１では１０９．８°であり、比較例１では７６．４°である。このことから、実施例１では、陽極接合による撥水膜の劣化を抑えて、撥水性の低下を抑える効果が高いと言える。

また、表２より、陽極接合前の接触角は、実施例２および比較例２ともに１１１．３°であるが、陽極接合後（処理時間２時間後）の接触角は、実施例２では１１０．２°であり、比較例２では７６．７°である。このことから、実施例２についても、陽極接合による撥水膜の劣化を抑えて、撥水性の低下を抑える効果が高いと言える。

実際に、ダミーインクとして純水を用い、ヘッドの駆動用として、パルスジェネレーターとアンプとを用い、実施例１〜２、比較例１〜２で作製したインクジェット記録ヘッドの吐出試験を行ったところ、比較例１〜２のヘッドについては、いずれも、１回目の吐出はスムーズであったが、その後の液滴の切れが悪く、吐出量も安定しなかった。なお、比較例１〜２のヘッドのノズル面を顕微鏡で観察すると、いずれも、液滴が周りににじみ出ていたことが確認された。これに対して、実施例１〜２のヘッドについては、いずれも、液滴の切れがよく、吐出量も安定していた。

以上のように、本実施形態の製造方法によれば、陽極接合前のＳ４の除去工程において、Ｓ３での撥水膜３の成膜時にノズルプレート１のノズル孔１ａの側面に回り込んだ不要な撥水膜３ａを除去するので、不要な撥水膜３ａによるインクの吐出不能を回避することができる。しかも、陽極接合前の状態、つまり、ノズルプレート１と中間ガラス２１とボディープレート３０とが一体化されていない状態で、不要な撥水膜３ａを除去するので、ノズルプレート１に対して撥水膜３ａの成膜側とは反対側から不要な撥水膜３ａを除去することができる。したがって、撥水膜３ａの除去が容易となり、インクの吐出不能を容易に回避できる。

また、Ｓ５の接合工程では、ダミーの撥水膜１２と撥水膜３とが対向するように、押さえ部材１３をノズルプレート１に載せた状態で、ノズルプレート１と中間ガラス２１とボディープレート３０とを陽極接合によって一体化するので、陽極接合時にノズルプレート１上の撥水膜３が大気に晒されなくなり、撥水膜３の蒸発による劣化が起こりにくくなる。しかも、同じ撥水作用を有する撥水膜同士（撥水膜３・１２）が対向しているため、陽極接合時の高温による撥水膜３の変質も起こりにくくなる。このように、撥水膜３において陽極接合時の高温に対する耐久性が得られ、陽極接合時の撥水膜３の劣化を抑えることができるので、撥水膜３の撥水性を良好に確保して、ノズル孔１ａから吐出されるインク滴の吐出安定性を良好に確保することができる。

また、Ｓ４の除去工程では、ノズルプレート１上の撥水膜３を遮蔽部材１１で覆った状態で、ノズル孔１ａの側面に回り込んだ不要な撥水膜３ａを、ノズルプレート１に対して遮蔽部材１１とは反対側から、酸素プラズマ処理または紫外線照射によって除去するので、酸素プラズマや紫外線のノズル孔１ａからの回り込みによってノズル孔１ａの周辺の撥水膜３が劣化するのを遮蔽部材１１で抑えながら、不要な撥水膜３ａのみを除去することができる。つまり、撥水膜３をノズル孔１ａのギリギリまで均一な厚さで残すことができる。また、不要な撥水膜３ａの除去は、酸素プラズマ処理または紫外線照射によって容易に行うことができる。

また、Ｓ５の接合工程において、例えばノズルプレート１と中間ガラス２１とを先に陽極接合し、その後、ボディープレート３０と中間ガラス２１とを陽極接合すると、ノズルプレート１上の撥水膜３は、２回の陽極接合のそれぞれにおいて高温状態となる。これに対して、本実施形態のように、ボディープレート３０と中間ガラス２１とを先に陽極接合した後に、ノズルプレート１と中間ガラス２１とを陽極接合すると、ノズルプレート１上の撥水膜３が高温となるのは、ノズルプレート１と中間ガラス２１との陽極接合時だけである。したがって、撥水膜３の熱履歴を１回減らして、陽極接合時の熱による撥水膜３へのダメージを軽減することができる。

また、Ｓ３の成膜工程では、フッ素含有有機物を用いて撥水膜３を成膜するので、撥水膜３を単層で形成することが可能となり、クロム等を含む多層膜で撥水膜を形成する場合に比べて、その形成を容易に行うことができる。

本発明は、例えばインクジェット記録装置に用いられるインクジェット記録ヘッドの製造に利用可能である。

１ ノズルプレート
１ａ ノズル孔
３ 撥水膜（ノズル側撥水膜）
３ａ 撥水膜
１１ 遮蔽部材
１２ 撥水膜（押さえ側撥水膜）
１３ 押さえ部材
２１ 中間ガラス
２１ａ 貫通孔
３０ ボディープレート
３１ シリコン基板
３１ａ 圧力室

Claims (4)

1. シリコンからなり、インクを吐出するノズル孔が形成されたノズルプレート上に、真空蒸着法によってノズル側撥水膜を成膜する成膜工程と、
   前記成膜工程にて前記ノズル孔の側面に回り込んだノズル側撥水膜を除去する除去工程と、
   前記除去工程の後、前記ノズルプレートにおける前記ノズル側撥水膜の成膜側とは反対側の面に、インク流路となる貫通孔が形成された中間ガラスを密着させ、前記ノズルプレートと、前記中間ガラスと、前記インクを収容する圧力室が形成されたシリコン基板を有するボディープレートとを、陽極接合により一体化する接合工程とを有し、
   前記接合工程では、押さえ部材の表面に予め成膜された押さえ側撥水膜と、前記ノズル側撥水膜とが対向するように、前記押さえ部材を前記ノズルプレート上に載せた状態で、前記ノズルプレートと、前記中間ガラスと、前記ボディープレートとを、陽極接合により一体化することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
2. 前記除去工程では、前記ノズルプレート上の前記ノズル側撥水膜を遮蔽部材で覆った状態で、前記ノズル孔の側面に回り込んだノズル側撥水膜を、前記ノズルプレートに対して前記遮蔽部材とは反対側から、酸素プラズマ処理または紫外線照射によって除去することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
3. 前記接合工程では、前記ボディープレートと前記中間ガラスとを陽極接合し、その後、前記ノズルプレートと前記中間ガラスとを陽極接合することを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
4. 前記成膜工程では、前記撥水膜として、フッ素含有有機物を用いることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。

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