JP5315975B2 - ノズル基板、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びにこれらの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズル基板、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びにこれらの製造方法に関する。
例えば液滴吐出方式のプリンタのような液滴吐出装置に搭載される液滴吐出ヘッド（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ノズル孔が形成されたノズル基板を備え、このノズル基板に吐出室、リザーバ等のインク流路が形成されたキャビティ基板（流路基板とも呼ばれる）を接合し、駆動部により吐出室に圧力を加えることによりインク滴を選択されたノズル孔より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方式等がある。このような液滴吐出方式の液滴吐出装置は、液滴吐出ヘッドを被印刷物（紙等）との間で相対移動させ、被印刷物の所定の位置に液滴を吐出させて印刷等をするものである。
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長尺化（１列あたりのノズル数が増加）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。このような背景から、ノズルの高精度加工と高耐久性に優れたインクジェットヘッドが要求され、従来より様々な工夫、提案がなされている。このうち、ノズル基板の液滴の吐出面やノズル孔の内面及びその反対側の液流路に接する面（接合面）に対する被覆処理として、以下のような従来技術がある。
例えば、特許文献１には、チャンネルウェハとヒータウェハとから構成されるノズル孔の内面からノズル面（吐出面）にかけて疎水性被膜を連続して形成し、さらにノズル孔の内面にのみその疎水性被膜上に親水性被膜を形成するのもが提案されている。
上述したように、液滴吐出装置に搭載される液滴吐出ヘッドは、被印刷物（紙等）との間で相対移動される。このため、液滴吐出ヘッドのノズル基板と被印刷物とが摺動して静電気が帯電し、ノズル基板と被印刷物との間に静電気放電が発生する。
このような静電気放電により、ノズル基板の吐出面に形成された液滴保護膜（被覆処理）が剥離又は破損する、という問題点があった。
このような静電気放電により、ノズル基板の吐出面に形成された液滴保護膜（被覆処理）が剥離又は破損する、という問題点があった。
特に、シリコンからなるノズル基板の場合、液滴保護膜（シリコン酸化膜等）が剥離又は破損すると、例えばアルカリ性のインク等の液滴（吐出液）によりシリコンが浸食され、液滴に対する耐久性が低下する、という問題点があった。
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、ノズル基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができるノズル基板、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びにこれらの製造方法を得ることを目的とする。
本発明に係るノズル基板は、シリコン基板を貫通させて、液滴を吐出するためのノズル孔を形成したノズル基板であって、前記シリコン基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜と、液滴吐出面側に形成され、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い端子部とを備え、少なくとも前記端子部の表面に、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を有するものである。
本発明によれば、液滴保護膜より絶縁耐圧が低い端子部を備えたので、被印刷物に帯電した静電気を端子部に放電させることができる。このため、ノズル基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができる。
また、液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することにより、液滴によるシリコン基板の浸食を防止することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができる。
本発明によれば、液滴保護膜より絶縁耐圧が低い端子部を備えたので、被印刷物に帯電した静電気を端子部に放電させることができる。このため、ノズル基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができる。
また、液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することにより、液滴によるシリコン基板の浸食を防止することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができる。
また、本発明に係るノズル基板においては、前記端子部は、前記ノズル孔と当該ノズル基板の端部との間に形成されたものである。
本発明によれば、端子部はノズル孔とノズル基板の端部との間に形成されるので、ノズル孔及びノズル孔近傍に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができる。
本発明によれば、端子部はノズル孔とノズル基板の端部との間に形成されるので、ノズル孔及びノズル孔近傍に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができる。
また、本発明に係るノズル基板においては、前記ノズル孔を複数配列したノズル孔列が形成され、前記端子部は、前記ノズル孔列の幅方向に幅広に形成されるものである。
本発明によれば、端子部はノズル孔列の幅方向に幅広に形成されるので、ノズル孔列を構成する各ノズル孔及びその近傍に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができる。
本発明によれば、端子部はノズル孔列の幅方向に幅広に形成されるので、ノズル孔列を構成する各ノズル孔及びその近傍に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができる。
また、本発明に係るノズル基板においては、前記端子部は、前記シリコン基板とオーミックコンタクト可能な材料により形成され、前記シリコン基板と電気的に接続されたものである。
本発明によれば、被印刷物に帯電した静電気の電荷がプラス又はマイナスの何れの電荷極性であっても、端子部に放電した静電気をシリコン基板に流すことができる。
本発明によれば、被印刷物に帯電した静電気の電荷がプラス又はマイナスの何れの電荷極性であっても、端子部に放電した静電気をシリコン基板に流すことができる。
また、本発明に係るノズル基板においては、前記端子部は、高融点金属のシリサイド膜、又はＩＴＯ膜を主成分とするものである。
本発明によれば、端子部は高融点金属のシリサイド膜を主成分とするので、端子部とシリコン基板との密着性を向上させることができる。
また、ＩＴＯ膜は電極の材料として汎用的であるため、製造コスト等の低減を図ることができる。
本発明によれば、端子部は高融点金属のシリサイド膜を主成分とするので、端子部とシリコン基板との密着性を向上させることができる。
また、ＩＴＯ膜は電極の材料として汎用的であるため、製造コスト等の低減を図ることができる。
また、本発明に係るノズル基板においては、前記シリコン基板の液滴吐出面のうち、前記液滴保護膜が形成されない部分を前記端子部とするものである。
本発明によれば、シリコン基板の液滴吐出面のうち液滴保護膜が形成されない部分を端子部とするので、端子部を形成するための製造工程を省略することができ、端子部を容易に形成することができ、製造コスト等の低減を図ることができる。
本発明によれば、シリコン基板の液滴吐出面のうち液滴保護膜が形成されない部分を端子部とするので、端子部を形成するための製造工程を省略することができ、端子部を容易に形成することができ、製造コスト等の低減を図ることができる。
また、本発明に係るノズル基板においては、少なくとも前記端子部の表面に、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を有するものである。
本発明によれば、液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を有するので、液滴に対するノズル基板の耐久性をさらに向上させることができ、被印刷物に帯電した静電気を端子部に放電させることができる。
本発明によれば、液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を有するので、液滴に対するノズル基板の耐久性をさらに向上させることができ、被印刷物に帯電した静電気を端子部に放電させることができる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記のノズル基板を備えたものである。
本発明によれば、上記のノズル基板を備えているので、ノズル基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができる液滴吐出ヘッドを得ることができる。
本発明によれば、上記のノズル基板を備えているので、ノズル基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができる液滴吐出ヘッドを得ることができる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドにおいては、前記端子部は、当該液滴吐出ヘッドが収納される筐体に接地されるものである。
本発明によれば、端子部は液滴吐出ヘッドが収納される筐体に接地されるので、端子部に放電された電荷を筐体に逃がすことができる。
本発明によれば、端子部は液滴吐出ヘッドが収納される筐体に接地されるので、端子部に放電された電荷を筐体に逃がすことができる。
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、ノズル基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができる液滴吐出ヘッドを得ることができる。
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、ノズル基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができる液滴吐出ヘッドを得ることができる。
また、本発明に係る液滴吐出装置においては、前記液滴吐出ヘッドは、前記端子部が、前記ノズル孔より被印刷物の搬送方向上流側に配置されるように搭載されるものである。
本発明によれば、端子部が、ノズル孔より被印刷物の搬送方向上流側に配置されるので、被印刷物がノズル近傍に搬送される前に、被印刷物に帯電した静電気を端子部に放電させることができる。このため、ノズル孔及びノズル孔近傍に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができる。
本発明によれば、端子部が、ノズル孔より被印刷物の搬送方向上流側に配置されるので、被印刷物がノズル近傍に搬送される前に、被印刷物に帯電した静電気を端子部に放電させることができる。このため、ノズル孔及びノズル孔近傍に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができる。
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、シリコン基板を貫通させてノズル孔を形成する工程と、前記シリコン基板の液滴吐出面のうち、端子部を形成する部分を第１のマスク部材で覆い、前記液滴吐出面に液滴保護膜を形成する工程と、前記第１のマスク部材を除去する工程と、前記シリコン基板の液滴吐出面のうち、前記端子部を形成する部分以外を第２のマスク部材で覆い、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い端子部を形成する工程と、第２のマスク部材を除去する工程とを有するものである。
本発明によれば、シリコン基板の液滴吐出面上に液滴保護膜及び端子部を形成することができる。このため、被印刷物に帯電した静電気を端子部に放電させることができ、液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができる。また、液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することにより、液滴によるシリコン基板の浸食を防止することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができる。
また、第１のマスク部材及び第２のマスク部材を用いて端子部を形成するので、フォトリソグラフィ法などを用いる場合と比較して、製造工程の簡易化や製造コスト等の低減を図ることができる。
本発明によれば、シリコン基板の液滴吐出面上に液滴保護膜及び端子部を形成することができる。このため、被印刷物に帯電した静電気を端子部に放電させることができ、液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができる。また、液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することにより、液滴によるシリコン基板の浸食を防止することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができる。
また、第１のマスク部材及び第２のマスク部材を用いて端子部を形成するので、フォトリソグラフィ法などを用いる場合と比較して、製造工程の簡易化や製造コスト等の低減を図ることができる。
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記液滴吐出面の前記液滴保護膜上及び前記端子部上に、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を形成する工程をさらに有するものである。
本発明によれば、液滴吐出面の液滴保護膜上及び端子部上に被覆膜を形成するので、液滴に対するノズル基板の耐久性をさらに向上させることができる。また、液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を形成するので、被印刷物に帯電した静電気を端子部に放電させることができる。
本発明によれば、液滴吐出面の液滴保護膜上及び端子部上に被覆膜を形成するので、液滴に対するノズル基板の耐久性をさらに向上させることができる。また、液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を形成するので、被印刷物に帯電した静電気を端子部に放電させることができる。
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記端子部をスパッタにより形成するものである。
本発明によれば、端子部をスパッタにより形成するので、成膜工程の中でも比較的低温の工程で、端子部を形成することができる。これにより、ノズル基板の製造の際、ノズル基板に樹脂等の支持基板を接着した状態で成膜でき、ハンドリング性や処理効率が向上し、コスト低減が可能になる。
本発明によれば、端子部をスパッタにより形成するので、成膜工程の中でも比較的低温の工程で、端子部を形成することができる。これにより、ノズル基板の製造の際、ノズル基板に樹脂等の支持基板を接着した状態で成膜でき、ハンドリング性や処理効率が向上し、コスト低減が可能になる。
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、シリコン基板を貫通させてノズル孔を形成する工程と、前記シリコン基板の液滴吐出面のうち、端子部を形成する部分を第１のマスク部材で覆い、前記液滴吐出面に液滴保護膜を形成する工程と、前記第１のマスク部材を除去する工程と、前記液滴吐出面に、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を形成し、前記液滴吐出面のうち前記液滴保護膜が形成されない部分を前記端子部とする工程とを有するものである。
本発明によれば、シリコン基板の液滴吐出面のうち液滴保護膜が形成されない部分を端子部としている。このため、被印刷物に帯電した静電気を端子部に放電させることができ、液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができる。
また、液滴吐出面に、液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を形成するので、液滴吐出面のうち液滴保護膜が形成されない部分の、液滴によるシリコン基板の浸食を防止することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができる。
さらに、シリコン基板の液滴吐出面のうち液滴保護膜が形成されない部分を端子部とするので、端子部を形成するための製造工程を省略することができ、端子部を容易に形成することができ、製造コスト等の低減を図ることができる。
本発明によれば、シリコン基板の液滴吐出面のうち液滴保護膜が形成されない部分を端子部としている。このため、被印刷物に帯電した静電気を端子部に放電させることができ、液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができる。
また、液滴吐出面に、液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を形成するので、液滴吐出面のうち液滴保護膜が形成されない部分の、液滴によるシリコン基板の浸食を防止することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができる。
さらに、シリコン基板の液滴吐出面のうち液滴保護膜が形成されない部分を端子部とするので、端子部を形成するための製造工程を省略することができ、端子部を容易に形成することができ、製造コスト等の低減を図ることができる。
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記液滴保護膜をプラズマＣＶＤにより形成するものである。
本発明によれば、液滴保護膜をプラズマＣＶＤにより形成するので、成膜工程の中でも比較的低温の工程で、液滴保護膜を形成することができる。これにより、ノズル基板の製造の際、ノズル基板に樹脂等の支持基板を接着した状態で成膜でき、ハンドリング性や処理効率が向上し、コスト低減が可能になる。
本発明によれば、液滴保護膜をプラズマＣＶＤにより形成するので、成膜工程の中でも比較的低温の工程で、液滴保護膜を形成することができる。これにより、ノズル基板の製造の際、ノズル基板に樹脂等の支持基板を接着した状態で成膜でき、ハンドリング性や処理効率が向上し、コスト低減が可能になる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記のノズル基板の製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造するものである。
本発明によれば、上記のノズル基板の製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造するので、ノズル基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができる液滴吐出ヘッドを製造することができる。
本発明によれば、上記のノズル基板の製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造するので、ノズル基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができる液滴吐出ヘッドを製造することができる。
また、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。
本発明によれば、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ので、ノズル基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができる液滴吐出装置を製造することができる。
本発明によれば、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ので、ノズル基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができる液滴吐出装置を製造することができる。
実施の形態１．
以下、本発明に係るノズル基板を備えた液滴吐出ヘッドについて図面に基づいて説明する。ここでは、液滴吐出ヘッドの一例として、静電駆動方式のインクジェットヘッドについて、図１〜図４を用いて説明する。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではなく、また、駆動方式についても他の異なる駆動方式により液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにも適用することができる。
以下、本発明に係るノズル基板を備えた液滴吐出ヘッドについて図面に基づいて説明する。ここでは、液滴吐出ヘッドの一例として、静電駆動方式のインクジェットヘッドについて、図１〜図４を用いて説明する。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではなく、また、駆動方式についても他の異なる駆動方式により液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにも適用することができる。
なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではない。また、以下の図面では、見やすくするため、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。
また、静電アクチュエータの一例として、フェース吐出型の液滴吐出ヘッドを示すが、これに限らずエッジ吐出型にも適用することができる。さらには、液滴吐出のためのエネルギーを与える駆動方式についても静電駆動方式以外の他の異なる駆動方式（例えば、圧電素子や発熱素子を用いたもの）の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置にも適用することができる。
また、静電アクチュエータの一例として、フェース吐出型の液滴吐出ヘッドを示すが、これに限らずエッジ吐出型にも適用することができる。さらには、液滴吐出のためのエネルギーを与える駆動方式についても静電駆動方式以外の他の異なる駆動方式（例えば、圧電素子や発熱素子を用いたもの）の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置にも適用することができる。
まず、インクジェットヘッドの構成を図１〜図４に示す。
図１は本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、一部を断面で表してある。図２は組立状態における図１の右半分の概略構成を示すインクジェットヘッドの部分断面図である。図３は図２のノズル孔部分の拡大断面図である。図４は図１のノズル基板の上面図である。
図１は本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、一部を断面で表してある。図２は組立状態における図１の右半分の概略構成を示すインクジェットヘッドの部分断面図である。図３は図２のノズル孔部分の拡大断面図である。図４は図１のノズル基板の上面図である。
本実施の形態に係るインクジェットヘッド１０は、図１〜図４に示すように、所定のピッチで形成された複数のノズル孔１１及び端子部としての導電性端子１３が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、シリコン基板１００から作製される。例えば単結晶シリコン基板が用いられる。なお、多結晶シリコン（ポリシリコン）基板を用いてもよい。このノズル基板１の製造方法については後で詳しく説明する。
図３に詳述するように、ノズル基板１には、シリコン基板１００を貫通させて、インク滴等の液滴を吐出するためのノズル孔１１が開口されている。ノズル孔１１は、液滴を吐出する第１ノズル孔１１ａと、液滴を導入する第２ノズル孔１１ｂとから構成されている。
第１ノズル孔１１ａは、ノズル基板１の表面（液滴吐出面）１００ａに対して垂直に、小径（約２０〜３０μｍ）の円筒状に形成されている。第２ノズル孔１１ｂは、第１ノズル孔１１ａと同軸上に設けられ、第１ノズル孔１１ａよりも断面積が大きく、断面形状が円筒状に形成されている。このようにノズル孔１１を２段の垂直孔を持つ構造とすることにより、インク液滴の吐出方向をノズル孔１１の中心軸方向に揃えることができ、安定したインク吐出特性を発揮させることができる。すなわち、インク液滴の飛翔方向のばらつきがなくなり、またインク液滴の飛び散りがなく、インク液滴の吐出量のばらつきを抑制することができる。また、ノズル密度の高密度化も可能になる。なお、ここでは、ノズル孔１１を、２段の孔を持つ構造とした例を示したが、さらに段階的に複数段としてもよく、また、ノズル孔の断面積が吐出方向に向かって連続的に減少する形状としてもよい。また、第１ノズル孔１１ａと第２ノズル孔１１ｂとの段差部をテーパ状に形成してもよい。
第１ノズル孔１１ａは、ノズル基板１の表面（液滴吐出面）１００ａに対して垂直に、小径（約２０〜３０μｍ）の円筒状に形成されている。第２ノズル孔１１ｂは、第１ノズル孔１１ａと同軸上に設けられ、第１ノズル孔１１ａよりも断面積が大きく、断面形状が円筒状に形成されている。このようにノズル孔１１を２段の垂直孔を持つ構造とすることにより、インク液滴の吐出方向をノズル孔１１の中心軸方向に揃えることができ、安定したインク吐出特性を発揮させることができる。すなわち、インク液滴の飛翔方向のばらつきがなくなり、またインク液滴の飛び散りがなく、インク液滴の吐出量のばらつきを抑制することができる。また、ノズル密度の高密度化も可能になる。なお、ここでは、ノズル孔１１を、２段の孔を持つ構造とした例を示したが、さらに段階的に複数段としてもよく、また、ノズル孔の断面積が吐出方向に向かって連続的に減少する形状としてもよい。また、第１ノズル孔１１ａと第２ノズル孔１１ｂとの段差部をテーパ状に形成してもよい。
ここで、ノズル基板１のキャビティ基板２との接合面１００ｂ（液滴吐出面１００ａの反対面）及びノズル孔１１の内壁には、図３に示すように、例えばＳｉＯ2からなる第１の液滴保護膜１２が連続して形成されている。従って、ノズル孔１１の内面は親水性を有するものとなる。
また、液滴吐出面１００ａ上には、例えばＳｉＯ2からなる第２の液滴保護膜１４が膜厚約０．２〜２μｍで形成されている。そして、液滴吐出面１００ａ上の一部には、導電性を有する導電性端子１３が膜厚約０．２〜２μｍで形成されている。すなわち、導電性を有する導電性端子１３は、第２の液滴保護膜１４より静電気に対する絶縁耐圧が低いものである。このように静電気に対する絶縁耐圧が低い導電性端子１３を形成することにより、被印刷物に帯電した静電気を導電性端子１３に放電し易くすることができ、第２の液滴保護膜１４への放電を抑制することが可能となる。
この導電性端子１３は、シリコン基板１００とオーミックコンタクト可能な材料により形成され、シリコン基板１００と電気的に接続されている。このため被印刷物に帯電した静電気の電荷がプラス又はマイナスの何れの電荷極性であっても、導電性端子１３に放電された静電気による電荷は、シリコン基板１００に流入することとなる。この導電性端子１３の材料としては、例えばシリコンとの親和性が良好である高融点金属のシリサイド膜を用いる。これにより導電性端子１３とシリコン基板１００との密着性を向上させることができる。また例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）膜を用いる用にしてもよい。ＩＴＯ膜は電極の材料として汎用的であるため、製造コスト等の低減を図ることができる。
また、導電性端子１３は、図４に示すように、ノズル孔１１とノズル基板１の基板端部との間に形成されている。例えばノズル孔１１近傍から離れた位置に形成される。ノズル孔１１の近傍に導電性端子１３を形成する場合、ノズル孔１１端部の保護膜の形成と、導電性端子１３の形成とを高精度に行う必要があり、製造コスト等が増加するため、ノズル孔１１近傍以外に形成するのが望ましい。
また、導電性端子１３は、複数のノズル孔１１からなるノズル孔列の幅方向に幅広に形成される。例えば縦幅（ノズル孔列の幅方向の幅）が少なくともノズル孔列の幅より長く形成され、横幅が約２０〜４０μｍで形成される。なお、導電性端子１３の形状はこれに限るものではなく、導電性端子１３が、各ノズル孔１１より被印刷物の搬送方向上流側に位置するものであればよい。例えば導電性端子１３を複数本に分割して設けてもよい。
また、導電性端子１３は、複数のノズル孔１１からなるノズル孔列の幅方向に幅広に形成される。例えば縦幅（ノズル孔列の幅方向の幅）が少なくともノズル孔列の幅より長く形成され、横幅が約２０〜４０μｍで形成される。なお、導電性端子１３の形状はこれに限るものではなく、導電性端子１３が、各ノズル孔１１より被印刷物の搬送方向上流側に位置するものであればよい。例えば導電性端子１３を複数本に分割して設けてもよい。
さらに、導電性端子１３は、シリコン基板１００を介して、当該インクジェットヘッド１０が収納される筐体（図示せず）に接地されている。例えば、図２に示すように、ノズル基板１の基板端部の接地箇所２８と筐体とを当接させることにより、シリコン基板１００と筐体とを電気的に接続する。これにより導電性端子１３からシリコン基板１００に流入した静電気による電荷を筐体に逃がすことができる。なお、筐体の接続はこれに限らず、導電性端子１３と筐体とが電気的に接続するものであればよく、例えば共通電極２７に筐体アースを取り、シリコン基板１００と共通電極２７とを電気的に接続するようにしてもよい。また、導電性端子１３と筐体とを直接接続するようにしてもよい。
そしてさらに、液滴吐出面１００ａ側での撥水性を向上させるために、第２の液滴保護膜１４上及び導電性端子１３上には、被覆膜となる撥水膜１５が形成されている。この撥水膜１５は、第２の液滴保護膜１４より静電気に対する絶縁耐圧が低くなるように形成されている。すなわち、液滴吐出面１００ａ上のうち、撥水膜１５と第２の液滴保護膜１４とが形成された部分より、撥水膜１５と導電性端子１３とが形成された部分が、静電気に対する絶縁耐圧が低くなることになる。
この撥水膜１５はフッ素含有有機ケイ素化合物を主成分とするものが望ましい。その理由は、第２の液滴保護膜１４表面のヒドロキシル基がフッ素含有有機ケイ素化合物のメトキシ基等の加水分解基と強固に結合するため、第２の液滴保護膜１４とその表面上に形成される撥水膜１５との密着性が向上するからである。
この撥水膜１５はフッ素含有有機ケイ素化合物を主成分とするものが望ましい。その理由は、第２の液滴保護膜１４表面のヒドロキシル基がフッ素含有有機ケイ素化合物のメトキシ基等の加水分解基と強固に結合するため、第２の液滴保護膜１４とその表面上に形成される撥水膜１５との密着性が向上するからである。
キャビティ基板２は、上記のように構成されたノズル基板１が接着接合される。このキャビティ基板２は、シリコン基板から作製される。例えば単結晶シリコン基板が用いられる。キャビティ基板２には、ノズル孔１１の各々に連通するインク流路溝が異方性ウェットエッチングにより形成される。このインク流路溝には、底壁を振動板２２とし吐出室２１となる吐出凹部２１０と、共通のインク室であるリザーバ２３となるリザーバ凹部２３０と、このリザーバ凹部２３０と各吐出凹部２１０とを連通するオリフィス２４となるオリフィス凹部２４０が形成される。なお、振動板２２はボロン拡散層で形成することにより厚み精度を高精度に形成することができる。また、オリフィス２４はノズル基板１側に設けることもでき、この場合は接合面１００ｂにリザーバ凹部２３０と各吐出凹部２１０とを連通する細溝状の凹部として形成される。
また、キャビティ基板２には、電極基板３との接合面全面に短絡や絶縁破壊等を防止するための絶縁膜２５が形成される。絶縁膜２５としてはＳｉＯ2やＳｉＮ、あるいはＡｌ2Ｏ3やＨｆＯ2等のいわゆるＨｉｇｈ−ｋ材などが目的に応じて用いられる。特に、Ｈｉｇｈ−ｋ材を用いると比誘電率がＳｉＯ2よりも大きいため、アクチュエータ発生圧力を高めることができ、更なる高密度化を図ることが可能となる。なお、絶縁膜２５は必要に応じて個別電極３１の対向面上に形成してもよい。また、インク流路溝側のキャビティ基板２全面には親水膜としてＳｉＯ2からなる耐インク保護膜２６が熱酸化法やスパッタ法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等で形成され、さらにＰｔ等の金属膜からなる共通電極２７がキャビティ基板２上に形成される。
電極基板３は、上記のキャビティ基板２と陽極接合される。この電極基板３は、例えばホウ珪酸系のガラス基板から作製される。このガラス基板の振動板２２と対向する位置には、それぞれ凹部３２がエッチングにより形成され、さらに各凹部３２の底面に一般にＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）からなる個別電極３１がスパッタ法により形成される。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。これらの端子部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３６内に露出している。また、電極基板３には、インクを供給するためにリザーバ２３と連通するインク供給口３３がサンドブラスト法等により形成される。インク供給口３３は図示しないインクタンクに接続される。
この電極基板３と上記のキャビティ基板２とは、個別電極３１と振動板２２とが所定（例えば、０．１μｍ）のギャップ３４を介して対向配置するように陽極接合される。これにより、ギャップ３４を介して対峙する個別電極３１と絶縁膜２５を有する振動板２２とで吐出室２１に所要の圧力を加えることができる静電アクチュエータ４が構成される。なお、ギャップ３４の開放端部は内部に水分や塵埃などが入らないようにエポキシ樹脂やスパッタ法による無機酸化物等の封止材３５で気密に封止する。これにより、静電アクチュエータ４の駆動耐久性、信頼性が向上する。
そして、図２に簡略化して示すように、静電アクチュエータ４を駆動するために、ドライバＩＣ等の駆動手段５を搭載したＦＰＣ（Flexible Print Circuit）を、電極取り出し部３６において、導電性接着剤により、各個別電極３１の端子部３１ｂと、キャビティ基板２上に設けられた金属製の共通電極２７に配線接続する。以上のようにしてインクジェットヘッド１０が完成する。
そして、図２に簡略化して示すように、静電アクチュエータ４を駆動するために、ドライバＩＣ等の駆動手段５を搭載したＦＰＣ（Flexible Print Circuit）を、電極取り出し部３６において、導電性接着剤により、各個別電極３１の端子部３１ｂと、キャビティ基板２上に設けられた金属製の共通電極２７に配線接続する。以上のようにしてインクジェットヘッド１０が完成する。
ここで、インクジェットヘッド１０の動作について説明する。任意のノズル孔１１よりインク滴を吐出させるためには、そのノズル孔１１に対応する静電アクチュエータ４を以下のように駆動する。
駆動手段５により当該個別電極３１と共通電極である振動板２２間にパルス電圧を印加する。パルス電圧の印加によって発生する静電気力により振動板２２が個別電極３１側に引き寄せられて当接し、吐出室２１内に負圧を発生させ、リザーバ２３内のインクを吸引し、インクの振動（メニスカス振動）を発生させる。このインクの振動が略最大となった時点で、電圧を解除すると、振動板２２は個別電極３１から離脱して、その時の振動板２２の復元力によりインクを当該ノズル孔１１から押出し、インク滴を吐出する。
駆動手段５により当該個別電極３１と共通電極である振動板２２間にパルス電圧を印加する。パルス電圧の印加によって発生する静電気力により振動板２２が個別電極３１側に引き寄せられて当接し、吐出室２１内に負圧を発生させ、リザーバ２３内のインクを吸引し、インクの振動（メニスカス振動）を発生させる。このインクの振動が略最大となった時点で、電圧を解除すると、振動板２２は個別電極３１から離脱して、その時の振動板２２の復元力によりインクを当該ノズル孔１１から押出し、インク滴を吐出する。
本実施形態に係るインクジェットヘッド１０によれば、ノズル基板１の液滴吐出面１００ａ上に導電性端子１３を備えたので、被印刷物に帯電した静電気を導電性端子１３に放電させることができる。このため、ノズル基板１の液滴吐出面１００ａに形成された第２の液滴保護膜１４の剥離又は破損の発生を抑制することができる。また、第２の液滴保護膜１４の剥離又は破損の発生を抑制することにより、液滴によるシリコン基板１００の浸食を防止することができ、液滴に対するノズル基板１の耐久性を向上させることができる。さらに、液滴に対するノズル基板１の耐久性が向上するので、シリコンに腐食性のある液滴材料であっても、シリコン酸化膜からなる第２の液滴保護膜１４に対する耐性がある液滴材料であれば使用することができ、液滴材料の選択範囲を広くすることが可能となる。
また、導電性端子１３はノズル孔１１とノズル基板１の端部との間に形成されるので、被印刷物がノズル孔１１に搬送される前に、被印刷物に帯電した静電気を導電性端子１３に放電することができ、ノズル孔１１及びノズル孔１１近傍に形成された第２の液滴保護膜１４の剥離又は破損の発生を抑制することができる。
また、導電性端子１３はノズル孔列の幅方向に幅広に形成されるので、ノズル孔列を構成する各ノズル孔及びその近傍に形成された第２の液滴保護膜１４の剥離又は破損の発生を抑制することができる。
また、導電性端子１３は、シリコン基板１００とオーミックコンタクト可能な材料により形成され、シリコン基板１００と電気的に接続されるので、被印刷物に帯電した静電気の電荷がプラス又はマイナスの何れの電荷極性であっても、導電性端子１３に放電した静電気をシリコン基板１００に流すことができる。
また、第２の液滴保護膜１４上及び導電性端子１３上に撥水膜１５を形成するので、液滴に対するノズル基板の耐久性をさらに向上させることができるとともに、被印刷物に帯電した静電気を導電性端子１３に放電させることができる。
また、導電性端子１３は、インクジェットヘッド１０が収納される筐体に、シリコン基板１００を介して接地されるので、導電性端子１３に放電された静電気による電荷を筐体に逃がすことができる。
また、導電性端子１３は、第２の液滴保護膜１４と略同じ膜厚で液滴吐出面１００ａ上に形成されるので、被印刷物の搬送に邪魔になることがなく、且つ被印刷物に帯電した静電気を導電性端子１３に放電させることができる。
次に、上記のように構成されたインクジェットヘッド１０の製造方法について、図５〜図１３を用いて説明する。
図５〜図１１は実施の形態１のノズル基板１の製造工程を示す部分断面図である。
まず、図５〜図１１に基づいて、実施の形態におけるノズル基板１の作製方法の手順について説明する。なお、実際には、シリコンウェハから複数個分の液滴吐出ヘッドのノズル基板１を同時形成するが、図５〜図１１ではその一部分となるノズル孔１１を形成する部分だけを示すものとする。ここで、以下では具体的な数値を挙げて説明するが、これらの数値は一例を表すものであり、これらの値に限定するものではない。
まず、図５〜図１１に基づいて、実施の形態におけるノズル基板１の作製方法の手順について説明する。なお、実際には、シリコンウェハから複数個分の液滴吐出ヘッドのノズル基板１を同時形成するが、図５〜図１１ではその一部分となるノズル孔１１を形成する部分だけを示すものとする。ここで、以下では具体的な数値を挙げて説明するが、これらの数値は一例を表すものであり、これらの値に限定するものではない。
（ａ）まず、厚さ約７２５μｍのシリコン基板１００に、エッチングを行う際、シリコン基板１００を保護するための膜（レジスト）となるシリコン酸化膜１０１を例えば約０．５μｍ全面成膜する（図５（ａ））。
成膜方法については特に限定しないが、ここでは、例えば、高温（約１０７５℃）で酸素及び水蒸気雰囲気中にシリコン基板１００を晒して成膜する熱酸化法を用いる。
成膜方法については特に限定しないが、ここでは、例えば、高温（約１０７５℃）で酸素及び水蒸気雰囲気中にシリコン基板１００を晒して成膜する熱酸化法を用いる。
（ｂ）次に、シリコン酸化膜１０１を選択的にエッチングしてパターニングを行うため、シリコン基板１００の接合面（キャビティ基板２と接合される面をいう）１００ｂに、フォトリソグラフィ法を用い、フォトレジスト膜１０２となる感光剤を塗布する。そして、露光、現像により、第２ノズル孔１１ｂとなる部分のフォトレジスト膜１０２を除去し、パターン形成（パターニング）を行う（図５（ｂ））。
（ｃ）そして、シリコン酸化膜１０１を例えばドライエッチング若しくはウエットエッチング（ＢＨＦ：例えばフッ酸水溶液とフッ化アンモニウム水溶液とを１：６で混合した液体）によりエッチングし、第２ノズル孔１１ｂとなる部分のシリコン酸化膜１０１を除去する（図５（ｃ））。
（ｄ）硫酸洗浄等によりフォトレジスト膜１０２を除去する（図５（ｄ））。
（ｅ）そして、シリコン基板１００の接合面１００ｂに、フォトレジスト膜１１０ａを成膜し、第１ノズル孔１１ａとなる部分のフォトレジスト膜１１０ａを除去し、パターン形成（パターニング）を行う（図６（ｅ））。
（ｆ）そして、第１ノズル孔１１ａの部分のシリコン基板１００を所定の量ドライエッチングによりエッチングする。
（ｇ）そして、硫酸洗浄等によりフォトレジスト膜１１０ａを除去する（図６（ｇ））。
（ｈ）次に、ドライエッチングを行い、第２ノズル孔１１ｂ以外に形成されているシリコン酸化膜１０１をマスクにして、深さ約４０μｍの凹部（孔）を形成する（図７（ｈ））。ドライエッチングの種類等については特に限定しないが、例えばＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）放電によるドライエッチングを行うようにしてもよい。この場合、エッチングに用いるガスとして、例えばフッ素系のＣ4 Ｆ8 （オクタフルオロシクロブタン）で側壁面の保護を行いつつ、ＳＦ6 （６フッ化硫黄）で深さ方向へのエッチングを交互に繰り返し、ドライエッチングを行う。
（ｉ）次にフッ酸水溶液等で全面をウェットエッチングすることで残されていた全体のシリコン酸化膜１０１を除去する（図７（ｉ））。
（ｋ）そして、シリコン基板１００の接合面１００ｂ及びインク吐出側の面となる液滴吐出面１００ａと、第１ノズル孔１１ａ及び第２ノズル孔１１ｂの内壁に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）からなる第１の液滴保護膜１２を成膜する（図７（ｋ））。ここでは、例えば、約１０００℃の酸素雰囲気中にシリコン基板１００を２時間晒して成膜するドライ熱酸化法を用いて０．１μｍの膜を全面に成膜する。
（ｌ）次に、シリコン基板１００の接合面１００ｂと支持基板１２０とを例えば両面テープ５０で接着して固定する（図８（ｌ））。なお、図８（ｌ）より図９（ｒ）に至るまでは図７（ｋ）の上下を逆転した図を示す。
この両面テープ５０については特に限定するものでないが、例えば、熱、紫外線等により接着強度（粘着強度）が低下し、自己剥離層を有するテープとしてもよい。本実施の形態では、例えば、紫外線照射により接着強度が弱まるＵＶ硬化型接着層５１を両面に備えた両面テープ５０を用いる。ここで、接着界面に気泡が含まれると、研磨時に板厚がばらつく可能性があるため、支持基板１２０に貼り合わせた両面テープ５０のＵＶ硬化型接着層５１と支持基板１２０とを向かい合わせて真空中で貼り合わせ、接着界面に気泡が残らないようにしてきれいな接着を行うようにする。
この両面テープ５０については特に限定するものでないが、例えば、熱、紫外線等により接着強度（粘着強度）が低下し、自己剥離層を有するテープとしてもよい。本実施の形態では、例えば、紫外線照射により接着強度が弱まるＵＶ硬化型接着層５１を両面に備えた両面テープ５０を用いる。ここで、接着界面に気泡が含まれると、研磨時に板厚がばらつく可能性があるため、支持基板１２０に貼り合わせた両面テープ５０のＵＶ硬化型接着層５１と支持基板１２０とを向かい合わせて真空中で貼り合わせ、接着界面に気泡が残らないようにしてきれいな接着を行うようにする。
（ｍ）シリコン基板１００の液滴吐出面１００ａから、所望の板厚より若干広い厚さになるまで、バックグラインダ（図示せず）によりシリコン基板１００を研削する。ここでは、所定の板厚になるまで研削するものとする。そして、さらにポリッシャー、ＣＭＰ（Chemichal Mechanical Polishing：化学的機械的研磨）装置により所望の板厚まで研磨を行う（図８（ｍ））。これにより、第１ノズル孔１１ａの先端が開口する。すなわち、シリコン基板１００を貫通するノズル孔１１が形成される。
（ｎ）薄板化されたシリコン基板１００の液滴吐出面１００ａのうち、導電性端子１３を形成する部分に、金属製もしくはシリコン製の第１のマスク部材１５０を載置する。そして、シロキサン原料のプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により、第２の液滴保護膜１４となるシリコン重合膜を膜厚０．２〜２μｍ成膜する。さらに、空気中でＵＶ光を照射して、シリコン重合膜を脱水縮合させ、第２の液滴保護膜１４表面をＳｉＯ2化する。ここでは、撥水膜１５との結合状態を担保するため、シロキサン原料のプラズマＣＶＤによりシリコン重合膜を成膜しているが、これに限るものではなく、第２の液滴保護膜１４（ＳｉＯ2膜）を成膜できるものであればよい。例えば、ＴＥＯＳ（Tetraethylorthosilicate Tetraethoxysilane：テトラエトキシシラン、珪酸エチル）を原料としたプラズマＣＶＤによりＳｉＯ2 膜を形成してもよい。
（ｏ）図９（ｏ）に示すように、第１のマスク部材１５０を除去すると、第１のマスク部材１５０を載置した部分には、第２の液滴保護膜１４（ＳｉＯ2膜）が成膜されず、シリコン基板１００が開口して露出することとなる。
（ｐ）次に、導電性端子１３を形成する部分が開口した第２のマスク部材１５１をシリコン基板１００の液滴吐出面１００ａ側に載置して、液滴吐出面１００ａのうち、シリコン基板１００が開口した部分に、導電性の導電性端子１３を成膜する。本実施の形態では、スパッタ法により０．２μｍの厚さの導電性端子１３を成膜する（図９（ｐ））。ここでは、スパッタ法により導電性端子１３（高融点金属のシリサイド膜）を成膜しているが、ＵＶ硬化型接着層５１が劣化せず、シリコン基板１００との密着性を確保できるような温度（１００℃程度）以下で成膜できるのであればスパッタ法に限るものではない。また、例えば、ＩＴＯ膜等も導電性端子１３の材料とすることができる。
（ｑ）図９（ｑ）に示すように、第２のマスク部材１５１を除去すると、第２のマスク部材１５０の開口部分（シリコン基板１００の開口部分）には、導電性端子１３が成膜されることとなる。このように、シリコン基板１００の液滴吐出面１００ａ上には、略同じ膜厚で第２の液滴保護膜１４と導電性端子１３とが形成される。
（ｒ）次に、導電性端子１３及び第２の液滴保護膜１４を形成した液滴吐出面１００ａの表面に撥水処理を施す。この撥水処理により形成される撥水膜１５としては、第２の液滴保護膜１４より絶縁耐圧が低くなるようにする。本実施の形態では、例えばフッ素（Ｆ）原子を含む撥水材料（例えばシランカップリング材）を、液滴吐出面１００ａにディップコート又は蒸着により塗布し、撥水膜１５を形成する（図９（ｒ））。この撥水処理により、本来、形成しなくてもよいノズル孔１１の内壁にも撥水膜１５が形成されることになる。
（ｓ）シリコン基板１００の液滴吐出面１００ａに、保護フィルム６０を貼り付ける（図１０（ｓ））。なお、図１０（ｓ）より（ｖ）に至るまでは図９（ｒ）の上下を逆転した図を示す。
（ｔ）次に、支持基板１２０側から紫外線光を照射する（図１０（ｔ））。
（ｕ）そして、両面テープ５０のＵＶ硬化型接着層５１を硬化させ、支持基板１２０とシリコン基板１００とを分離させる（図１０（ｕ））。
（ｖ）Ａｒプラズマ処理又は０2 プラズマ処理によって、シリコン基板１００の接合面１００ｂ側から、ノズル孔１１の内壁に余分に形成された撥水膜１５を除去、もしくは撥水機能を有しない膜にする。すなわち、撥水膜１５のフッ素原子を消失させることによって親水化する。本実施の形態では、Ａｒプラズマ処理を行うものとする（図１０（ｖ））。
（ｗ）次に、シリコン基板１００の接合面１００ｂ側を吸着治具７０に吸着固定し、液滴吐出面１００ａに貼り付けた保護フィルム６０を剥す（図１１（ｗ））。なお、図１１（ｗ）及び（ｘ）は図１０（ｖ）の上下を逆転した図を示す。
そして、吸着治具７０の吸着固定を解除し、カッター等を用いて切断（ダイシング）等を行うことにより、シリコン基板１００から各ノズル基板１に分割して個片（チップ）化する。
そして、吸着治具７０の吸着固定を解除し、カッター等を用いて切断（ダイシング）等を行うことにより、シリコン基板１００から各ノズル基板１に分割して個片（チップ）化する。
こうして、液滴吐出面１００ａ側に、第２の液滴保護膜１４より静電気に対する絶縁耐圧が低い導電性端子１３が形成されたノズル基板が作製される（図１１（ｘ））。
以上の工程を経ることにより、シリコン基板１００よりノズル基板１が作製される。
以上の工程を経ることにより、シリコン基板１００よりノズル基板１が作製される。
本実施形態に係るノズル基板１の製造方法によれば、シリコン基板１００の液滴吐出面１００ａ上に第２の液滴保護膜１４及び導電性端子１３を形成することができる。このため、被印刷物に帯電した静電気を導電性端子１３に放電させることができ、第２の液滴保護膜１４の剥離又は破損の発生を抑制することができる。また、第２の液滴保護膜１４の剥離又は破損の発生を抑制することにより、液滴によるシリコン基板１００の浸食を防止することができ、液滴に対するノズル基板１の耐久性を向上させることができる。
また、第１のマスク部材１５０及び第２のマスク部材１５１を用いて導電性端子１３を形成するので、フォトリソグラフィ法などを用いる場合と比較して、製造工程の簡易化や製造コスト等の低減を図ることができる。
また、第１のマスク部材１５０及び第２のマスク部材１５１を用いて導電性端子１３を形成するので、フォトリソグラフィ法などを用いる場合と比較して、製造工程の簡易化や製造コスト等の低減を図ることができる。
また、第２の液滴保護膜１４上及び導電性端子１３上に撥水膜１５を形成するので、液滴に対するノズル基板１の耐久性をさらに向上させることができる。また、第２の液滴保護膜より絶縁耐圧が低い撥水膜１５を形成するので、被印刷物に帯電した静電気を導電性端子１３に放電させることができる。
また、導電性端子１３をスパッタにより形成するので、成膜工程の中でも比較的低温の工程で、導電性端子１３を形成することができる。これにより、ノズル基板１の製造の際、ノズル基板１に樹脂等の支持基板１２０を接着した状態で成膜でき、ハンドリング性や処理効率が向上し、コスト低減が可能になる。
また、第２の液滴保護膜１４をプラズマＣＶＤにより形成するので、成膜工程の中でも比較的低温の工程で、第２の液滴保護膜１４を形成することができる。これにより、ノズル基板１の製造の際、ノズル基板１に樹脂等の支持基板１２０を接着した状態で成膜でき、ハンドリング性や処理効率が向上し、コスト低減が可能になる。
また、接合面１００ｂに、両面テープ５０を介して支持基板１２０を貼り合わせ、シリコン基板１００を液滴吐出面１００ａより薄板化してノズル孔１１を開口するようにしたので、ノズル孔１１の製造工程において、シリコン基板１００が割れたり欠けたりすることがなく、ハンドリングが容易で、歩留まりが向上する。
次に、キャビティ基板２及び電極基板３の製造方法について説明する。
図１２及び図１３は液滴吐出ヘッドの製造工程を表す図である。
ここでは、電極基板３に単結晶シリコン基板（以下、シリコン基板という）２００を接合した後、そのシリコン基板２００からキャビティ基板２を製造する方法について、図１２、図１３を用いて説明する。なお、実際には、シリコンウェハ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１２及び図１３ではその一部分だけを示している。
ここでは、電極基板３に単結晶シリコン基板（以下、シリコン基板という）２００を接合した後、そのシリコン基板２００からキャビティ基板２を製造する方法について、図１２、図１３を用いて説明する。なお、実際には、シリコンウェハ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１２及び図１３ではその一部分だけを示している。
（ａ）まず、硼珪酸ガラス等からなるガラス基板３００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することにより、凹部３２を形成する。なお、この凹部３２は個別電極３１の形状より少し大きめの溝状のものであり、個別電極３１ごとに複数形成される。そして、凹部３２の内部に、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口３３となる孔部３３ａを形成することにより、電極基板３を作製する（図１２（ａ））。
（ｂ）シリコン基板２００の両面を鏡面研磨した後に、シリコン基板２００の片面に、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によって、ＴＥＯＳからなるシリコン酸化膜（絶縁膜）２５を形成する（図１２（ｂ））。なお、シリコン基板２００を形成する前に、エッチングストップ技術を用いて、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）このシリコン基板２００と、図１２（ａ）のようにして作製された電極基板３とを例えば３６０℃に加熱し、シリコン基板２００を陽極に、電極基板３を陰極に接続して８００Ｖ程度の電圧を印加して、８００Ｖ程度の電圧を印加して陽極接合により接合する（図１２（ｃ））。
（ｄ）シリコン基板２００と電極基板３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板２００をエッチングし、シリコン基板２００を薄板化する（図１２（ｄ））。
（ｅ）シリコン基板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、ＴＥＯＳ膜２６０を形成する。そして、このＴＥＯＳ膜２６０に、吐出室２１となる吐出凹部２１０、オリフィス２４となるオリフィス凹部２４０及びリザーバ２３となるリザーバ凹部２３０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ＴＥＯＳ膜２６０をエッチング除去する。
その後、シリコン基板２００を水酸化カリウム水溶液等でエッチングすることにより、吐出室２１となる吐出凹部２１０、オリフィス２４となるオリフィス凹部２４０及びリザーバ２３となるリザーバ凹部２３０を形成する（図１３（ｅ））。このとき、配線のための電極取り出し部３６となる部分もエッチングして薄板化しておく。なお、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。
その後、シリコン基板２００を水酸化カリウム水溶液等でエッチングすることにより、吐出室２１となる吐出凹部２１０、オリフィス２４となるオリフィス凹部２４０及びリザーバ２３となるリザーバ凹部２３０を形成する（図１３（ｅ））。このとき、配線のための電極取り出し部３６となる部分もエッチングして薄板化しておく。なお、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）シリコン基板２００のエッチングが終了した後に、フッ酸水溶液でエッチングし、図１３（ｆ）に示すように、シリコン基板２００の上面に形成されているＴＥＯＳ膜２６０を除去する（図１３（ｆ））。
（ｇ）シリコン基板２００の吐出室２１となる吐出凹部２１０等が形成された面に、プラズマＣＶＤによりＴＥＯＳ膜（絶縁膜）２６を形成する（図１３（ｇ））。
（ｈ）ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等によって、電極取り出し部３６を開放する。また、電極基板３のインク供給口３３となる孔部にレーザ加工を施して、シリコン基板２００のリザーバ２３となるリザーバ凹部２３０の底部を貫通させ、インク供給口３３を形成する。また、振動板２２と個別電極３１の間のギャップ３４の開放端部にエポキシ樹脂等の封止材３５を充填して封止する。さらに、共通電極２７をスパッタにより、シリコン基板２００の端部に形成する（図１３（ｈ））。
以上により、電極基板３に接合した状態のシリコン基板２００からキャビティ基板２が作製される。
そして最後に、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が完成する。
そして最後に、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が完成する。
本実施形態に係るインクジェットヘッド１０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板２００から作製するので、その電極基板３によりシリコン基板２００を支持した状態となり、シリコン基板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。従って、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．
上記実施の形態１では、導電性の材料からなる導電性端子１３をシリコン基板１００の液滴吐出面１００ａ上に形成する場合を説明したが、本実施の形態においては、シリコン基板１００の液滴吐出面１００ａのうち第２の液滴保護膜１４が形成されない部分を端子部とする形態について説明する。
上記実施の形態１では、導電性の材料からなる導電性端子１３をシリコン基板１００の液滴吐出面１００ａ上に形成する場合を説明したが、本実施の形態においては、シリコン基板１００の液滴吐出面１００ａのうち第２の液滴保護膜１４が形成されない部分を端子部とする形態について説明する。
図１４は本発明の実施の形態２に係るノズル基板の拡大断面図である。
以下、本実施の形態２におけるノズル基板１の構成について説明する。なお、上記実施の形態１と同一の構成については同一の符号を付する。
以下、本実施の形態２におけるノズル基板１の構成について説明する。なお、上記実施の形態１と同一の構成については同一の符号を付する。
本実施の形態２に係るノズル基板１においては、シリコン基板１００の液滴吐出面１００ａ上の一部を除いて、例えばＳｉＯ2からなる第２の液滴保護膜１４が膜厚約０．２〜２μｍで形成されている。そして、液滴吐出面１００ａ側全面には、上記実施の形態１と同様に、第２の液滴保護膜１４より絶縁耐圧が低い撥水膜１５が形成されている。つまり、上記実施の形態１で説明した金属材料からなる導電性端子１３を形成しない構成とする。
そして、シリコン基板１００の液滴吐出面１００ａのうち、第２の液滴保護膜１４が形成されない部分を端子部１３ｂとする。すなわち、撥水膜１５は第２の液滴保護膜１４より絶縁耐圧が低いので、液滴吐出面１００ａ上のうち、第２の液滴保護膜１４を形成しない部分となる端子部１３ｂの絶縁耐圧は、第２の液滴保護膜１４を形成した部分より低くなる。
そして、シリコン基板１００の液滴吐出面１００ａのうち、第２の液滴保護膜１４が形成されない部分を端子部１３ｂとする。すなわち、撥水膜１５は第２の液滴保護膜１４より絶縁耐圧が低いので、液滴吐出面１００ａ上のうち、第２の液滴保護膜１４を形成しない部分となる端子部１３ｂの絶縁耐圧は、第２の液滴保護膜１４を形成した部分より低くなる。
このような構成としても、上記実施の形態１と同様に、端子部１３ｂとした部分に、被印刷物に帯電した静電気を放電し易くすることができ、第２の液滴保護膜１４への放電を抑制することが可能となる。
また、液滴吐出面１００ａには撥水膜１５を形成するので、液滴吐出面１００ａのうち第２の液滴保護膜が形成されない部分の、液滴によるシリコン基板１００の浸食を防止することができ、液滴に対するノズル基板１の耐久性を向上させることができる。
次に、上記のように構成された本実施の形態におけるノズル基板１の製造方法について、実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、キャビティ基板２及び電極基板３の製造方法については上記実施の形態１と同様である。
上記実施の形態１と同様に製造工程（ａ）〜（ｏ）を行い、シリコン基板１００の液滴吐出面１００ａの一部を除いて第２の液滴保護膜１４を形成し、端子部１３ｂとなる部分のシリコン基板１００を露出した状態とする。そして、製造工程（ｏ）の後、本実施の形態２においては、製造工程（ｒ）を行い、液滴吐出面１００ａ側の全面に撥水膜１５を形成する。以降、上記実施の形態１と同様に製造工程（ｓ）〜（ｘ）を行いノズル基板１を作成する。すなわち、本実施の形態２においては、製造工程（ｐ）及び（ｑ）を省略することとなる。
以上のように本実施形態に係るノズル基板１の製造方法によれば、シリコン基板１００の液滴吐出面１００ａのうち第２の液滴保護膜１４が形成されない部分を端子部１３ｂとするので、導電性端子１３を形成するための製造工程を省略することができ、端子部１３ｂを容易に形成することができ、製造コスト等の低減を図ることができる。
実施の形態３．
図１５本発明の実施の形態３に係るノズル基板の上面図である。
上記実施の形態１（図４）では、導電性端子１３がノズル孔列の一方側（右側）にのみ設けた場合を示したが、これに限らず、導電性端子１３又は端子部１３ｂを、例えば図１５（ａ）に示すように、被印刷物の搬送方向に応じて、他方側（左側）にさらに設けるようにしてもよい。また、例えば図１５（ｂ）に示すように、ノズル孔列を囲むように設けるようにしてもよい。
図１５本発明の実施の形態３に係るノズル基板の上面図である。
上記実施の形態１（図４）では、導電性端子１３がノズル孔列の一方側（右側）にのみ設けた場合を示したが、これに限らず、導電性端子１３又は端子部１３ｂを、例えば図１５（ａ）に示すように、被印刷物の搬送方向に応じて、他方側（左側）にさらに設けるようにしてもよい。また、例えば図１５（ｂ）に示すように、ノズル孔列を囲むように設けるようにしてもよい。
このような構成により、被印刷物がノズル近傍に搬送される前に、被印刷物に帯電した静電気を導電性端子１３又は端子部１３ｂに放電させることができる。このため、ノズル孔及びノズル孔近傍に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができる。
実施の形態４．
図１６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の外観図である。また、図１７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１６及び図１７の液滴吐出装置としてのインクジェット記録装置４００は、実施の形態１〜３の何れかのインクジェットヘッド１０を搭載するインクジェット方式のプリンタである。
図１６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の外観図である。また、図１７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１６及び図１７の液滴吐出装置としてのインクジェット記録装置４００は、実施の形態１〜３の何れかのインクジェットヘッド１０を搭載するインクジェット方式のプリンタである。
図１７において、インクジェット記録装置４００は、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としてのインクジェットヘッド１０とで主に構成される。また、図示していないが、インクジェットヘッド１０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、インクジェットヘッド１０が保持されている。送りネジ４０４が回転することによってインクジェットヘッド１０がドラム４０１の軸方向に移動するようになっている。また、インクジェットヘッド１０は、ノズル基板１の導電性端子１３が、ノズル孔１１よりプリント紙４１０の搬送方向（移動方向）上流側に配置されるように搭載される。
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、また、ここでは図示していないが、発振駆動回路を駆動させて振動板２２を振動させ、制御をしながらプリント紙４１０に印刷を行わせる。
以上のように本実施の形態においては、上記実施の形態１〜３の何れかのインクジェットヘッド１０を搭載しているので、プリント紙４１０に帯電した静電気を、ノズル基板１に形成された導電性端子１３に放電することが可能となり、ノズル基板１の第２の液滴保護膜１４の剥離又は破損の発生を抑制することができ、液滴に対するノズル基板１の耐久性を向上させた液滴吐出装置を得ることができる。
また、ノズルヘッド１０は、導電性端子１３が、ノズル孔１１よりプリント紙４１０の搬送方向上流側に配置されるので、プリント紙４１０がノズル孔１１近傍に搬送される前に、プリント紙４１０に帯電した静電気を導電性端子１３に放電させることができる。このため、ノズル孔１１及びノズル孔１１近傍に形成された第２の液滴保護膜１４の剥離又は破損の発生を抑制することができる。
また、ノズルヘッド１０は、導電性端子１３が、ノズル孔１１よりプリント紙４１０の搬送方向上流側に配置されるので、プリント紙４１０がノズル孔１１近傍に搬送される前に、プリント紙４１０に帯電した静電気を導電性端子１３に放電させることができる。このため、ノズル孔１１及びノズル孔１１近傍に形成された第２の液滴保護膜１４の剥離又は破損の発生を抑制することができる。
なお、本実施の形態４では、液滴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、ＯＬＥＤ等の表示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。特に、静電気が帯電し易い、毛、化学繊維などへの捺染処理のための液滴吐出装置に用いることが有効である。
１ ノズル基板、１ａ 液滴吐出面、１ｂ 接合面、２ キャビティ基板、３ 電極基板、４ 静電アクチュエータ、５ 駆動手段、１０ インクジェットヘッド、１１ ノズル孔、１１ａ 第１ノズル孔、１１ｂ 第２ノズル孔、１２ 第１の液滴保護膜、１３ 導電性端子、１３ｂ 端子部、１４ 第２の液滴保護膜、１５ 撥水膜、２１ 吐出室、２２ 振動板、２３ リザーバ、２４ オリフィス、２５ 絶縁膜、２６ 耐インク保護膜、２７ 共通電極、２８ 接地箇所、３１ 個別電極、３１ａ リード部、３１ｂ 端子部、３２ 凹部、３３ インク供給口、３３ａ 孔部、３４ ギャップ、３５ 封止材、３６ 電極取り出し部、５０ 両面テープ、５１ 硬化型接着層、６０ 保護フィルム、７０ 吸着治具、１００ シリコン基板、１００ａ 液滴吐出面、１００ｂ 接合面、１０１ シリコン酸化膜、１０２ フォトレジスト膜、１１０ａ フォトレジスト膜、１２０ 支持基板、１５０ 第１のマスク部材、１５１ 第２のマスク部材、２００ シリコン基板、２１０ 吐出凹部、２３０ リザーバ凹部、２４０ オリフィス凹部、２６０ ＴＥＯＳ膜、３００ ガラス基板、４００ インクジェット記録装置、４０１ ドラム、４０３ 紙圧着ローラ、４０４ 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。
Claims (23)
- シリコン基板を貫通させて、液滴を吐出するためのノズル孔を形成したノズル基板であって、
前記シリコン基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜と、
液滴吐出面側に形成され、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い端子部と
を備え、
少なくとも前記端子部の表面に、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を有することを特徴とするノズル基板。 - 前記端子部は、前記ノズル孔と当該ノズル基板の端部との間に形成されたことを特徴とする請求項１記載のノズル基板。
- 前記ノズル孔を複数配列したノズル孔列が形成され、
前記端子部は、前記ノズル孔列の幅方向に幅広に形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のノズル基板。 - 前記端子部は、前記シリコン基板とオーミックコンタクト可能な材料により形成され、前記シリコン基板と電気的に接続されたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のノズル基板。
- 前記端子部は、高融点金属のシリサイド膜、又はＩＴＯ膜を主成分とすることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のノズル基板。
- 前記シリコン基板の液滴吐出面のうち、前記液滴保護膜が形成されない部分を前記端子部とすることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のノズル基板。
- 請求項１〜６の何れかに記載のノズル基板を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
- 前記端子部は、当該液滴吐出ヘッドが収納される筐体に接地されることを特徴とする請求項７記載の液滴吐出ヘッド。
- 請求項７又は８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。
- 前記液滴吐出ヘッドは、前記端子部が、前記ノズル孔より被印刷物の搬送方向上流側に配置されるように搭載されることを特徴とする請求項９記載の液滴吐出装置。
- 液滴吐出装置であって、
シリコン基板を貫通させて、液滴を吐出するためのノズル孔を形成したノズル基板と、
前記ノズル基板を有する液滴吐出ヘッドと、
を備え、
前記ノズル基板は、
前記シリコン基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜と、
液滴吐出面側に形成され、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い端子部と、
を備え、
前記端子部は、前記ノズル孔より被印刷物の搬送方向上流側に配置され、前記ノズル孔より被印刷物の搬送方向下流側に配置されないことを特徴とする液滴吐出装置。 - 前記ノズル基板は、
前記ノズル孔を複数配列したノズル孔列が形成され、
前記端子部は、前記ノズル孔列の幅方向に幅広に形成されることを特徴とする請求項１１記載の液滴吐出装置。 - 前記端子部は、前記シリコン基板とオーミックコンタクト可能な材料により形成され、前記シリコン基板と電気的に接続されたことを特徴とする請求項１１又は１２記載の液滴吐出装置。
- 前記端子部は、高融点金属のシリサイド膜、又はＩＴＯ膜を主成分とすることを特徴とする請求項１１〜１３の何れかに記載の液滴吐出装置。
- 前記シリコン基板の液滴吐出面のうち、前記液滴保護膜が形成されない部分を前記端子部とすることを特徴とする請求項１１又は１２記載の液滴吐出装置。
- 少なくとも前記端子部の表面に、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を有することを特徴とする請求項１１〜１５の何れかに記載の液滴吐出装置。
- シリコン基板を貫通させてノズル孔を形成する工程と、
前記シリコン基板の液滴吐出面のうち、端子部を形成する部分を第１のマスク部材で覆い、前記液滴吐出面に液滴保護膜を形成する工程と、
前記第１のマスク部材を除去する工程と、
前記シリコン基板の液滴吐出面のうち、前記端子部を形成する部分以外を第２のマスク部材で覆い、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い端子部を形成する工程と、
第２のマスク部材を除去する工程と
を有することを特徴とするノズル基板の製造方法。 - 前記液滴吐出面の前記液滴保護膜上及び前記端子部上に、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１７記載のノズル基板の製造方法。
- 前記端子部をスパッタにより形成することを特徴とする請求項１７又は１８記載のノズル基板の製造方法。
- シリコン基板を貫通させてノズル孔を形成する工程と、
前記シリコン基板の液滴吐出面のうち、端子部を形成する部分を第１のマスク部材で覆い、前記液滴吐出面に液滴保護膜を形成する工程と、
前記第１のマスク部材を除去する工程と、
前記液滴吐出面に、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を形成し、前記液滴吐出面のうち前記液滴保護膜が形成されない部分を前記端子部とする工程と
を有することを特徴とするノズル基板の製造方法。 - 前記液滴保護膜をプラズマＣＶＤにより形成することを特徴とする請求項１７〜２０の何れかに記載のノズル基板の製造方法。
- 請求項１７〜２１の何れかに記載のノズル基板の製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造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２２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。
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