液体吐出ヘッド及びその製造方法
【課題】ノズル近傍の精度を維持しつつ、ノズル内面の耐アルカリ性を確保できる液体吐出ヘッド及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層の上にＳｉＯ２マスク層を形成し、形成したＳｉＯ２マスク層にノズル開口に対応するマスク開口を形成する。次に、マスク開口をエッチングして、ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層にノズル孔を形成する。次に、流路基板をＳＯＩ基板に直接接合し、接合された流路基板上に圧電アクチュエータを形成する。次に、ＳＯＩ基板のＳｉ基板を除去し、その後、露出したＳｉＯ２層を除去する。これにより、表面Ｓｉ層に形成されたノズル孔が開口する。最後に、露出した表面Ｓｉ層の表面、及び、ノズル孔の内面にＳｉＯ２層を形成する。
【解決手段】ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層の上にＳｉＯ２マスク層を形成し、形成したＳｉＯ２マスク層にノズル開口に対応するマスク開口を形成する。次に、マスク開口をエッチングして、ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層にノズル孔を形成する。次に、流路基板をＳＯＩ基板に直接接合し、接合された流路基板上に圧電アクチュエータを形成する。次に、ＳＯＩ基板のＳｉ基板を除去し、その後、露出したＳｉＯ２層を除去する。これにより、表面Ｓｉ層に形成されたノズル孔が開口する。最後に、露出した表面Ｓｉ層の表面、及び、ノズル孔の内面にＳｉＯ２層を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッド及びその製造方法に係り、特にＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いてＳｉ（シリコン）製のノズルプレートが製造される液体吐出ヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、インクジェットヘッドに形成された複数のノズルからインクの微小液滴を記録媒体に向けて噴出させることにより、記録媒体上に画像等を記録するものである。このインクジェット記録装置は、多種多様の記録媒体に対して高品質な画像を記録できることから幅広く利用されている。
【０００３】
このインクジェット記録装置のインクジェットヘッドは、一般にノズルが形成されたノズルプレートと、圧力室等が形成された流路基板と、圧電素子等のアクチュエータとが順に積層されて構成される。
【０００４】
ノズルプレートには、一般に金属やガラス、Ｓｉ等が用いられ、Ｓｉ製のノズルプレートは、一般にエッチングによりノズルが形成される。たとえば、特許文献１では、非等方性湿式エッチングによりＳｉ基板にノズルを形成してノズルプレートを形成している。この特許文献１では、まず、Ｓｉ基板の片面にエッチングのマスク層としてＳｉＯ２層を形成し、そのＳｉＯ２層が形成されたＳｉ基板を非等方性湿式エッチングしてノズルを形成する。そして、ノズルが形成されたＳｉ基板のノズル内面及びＳｉＯ２層上に硼素層を形成し、硼素層が形成されたＳｉ基板を再度エッチングして、硼素層が形成されていない方の面を所定量除去する。そして、ＳｉＯ２層を選択的にエッチングして、ＳｉＯ２層、及び、そのＳｉＯ２層上の硼素層を除去して、ノズルプレートを完成させている。
【０００５】
ところで、Ｓｉのノズルプレートは、一般に厚さが１００μｍ以下と極めて薄いため、単体ではハンドリングできない。このため、ハンドリング時は常に厚い基板又は構造体と接合しておく必要がある。たとえば、特許文献２では、ノズルプレートを構成するＳｉ（シリコン）基板を支持基板に樹脂層（接着剤）を介して貼り合わせ、その支持基板に貼り合わされたＳｉ基板を研削により薄板化し、薄板化したＳｉ基板にノズルを形成した後、支持基板をＳｉ基板から剥離して、ノズルプレートを製造している。
【特許文献１】特開２００１−０３０５００号公報
【特許文献２】特開２００６−２５６２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２のように、樹脂層を介してＳｉ基板を支持基板に貼り合わせると、流路基板との接合時に熱がかかる直接接合を適用することができないという欠点がある。このため、樹脂層を介してノズルプレートを流路基板に接合することとなるが、樹脂層を介してノズルプレートを流路基板に接合すると、樹脂層がノズル内に食み出して、ノズルの精度を低下させるという欠点がある。また、樹脂がインクに悪影響を及ぼすという欠点もある。
【０００７】
また、特許文献１のノズルプレートは、その製造時にＳｉＯ２層や硼素層をＳｉ基板の片面に形成する工程があるが、厚さ３０μｍ程度の薄いノズルプレートは反ってしまうという問題がある。また、硼素層の形成には、１１００℃程度のアニール処理によるドライブイン工程が必要となるが、この加熱により表面にホウケイ酸ガラス層が形成される。このホウケイ酸ガラス層のフッ酸によるエッチングには長時間かかるため、ＳＯＩ基板を用いたプロセスには、適用することができないという問題もある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ノズル近傍の精度を維持しつつ、ノズル内面の耐アルカリ性を確保できる液体吐出ヘッド及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、前記目的を達成するために、Ｓｉ基板と表面Ｓｉ層の間にＳｉＯ２層が形成されたＳＯＩ基板を用いた液体吐出ヘッドの製造方法であって、ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層の上にエッチングマスクとなるＳｉＯ２マスク層を形成する工程と、前記ＳｉＯ２マスク層にノズル開口に対応するマスク開口を形成する工程と、前記ＳｉＯ２マスク層に形成された前記マスク開口をエッチングして、前記ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層にノズル孔を形成する工程と、表面にＳｉＯ２層が形成された流路基板を前記ＳＯＩ基板に直接接合する工程と、前記流路基板上に液体吐出手段を設ける工程と、前記ＳＯＩ基板のＳｉ基板を除去して、ＳｉＯ２層を露出させる工程と、露出した前記ＳＯＩ基板のＳｉＯ２層を除去して、表面Ｓｉ層を露出させ、該表面Ｓｉ層に形成された前記ノズル孔を開口させる工程と、露出した前記ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層の表面、及び、該表面Ｓｉ層に形成されたノズル孔の内面にＳｉＯ２層を形成する工程と、からなることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、ＳＯＩ基板を利用することにより、次の手順でＳｉ製のノズルプレートを用いた液体吐出ヘッドが製造される。まず、ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層の上にエッチングマスクとなるＳｉＯ２マスク層を形成する。なお、ＳＯＩ基板は、単体でハンドリングが可能な厚さに形成されているものとする。次に、そのＳｉＯ２マスク層にノズル開口に対応するマスク開口を形成する。次に、マスク開口をエッチングして、ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層にノズル孔を形成する。なお、エッチングは、ＳＯＩ基板のＳｉＯ２層に達したところで終了する。次に、表面にＳｉＯ２層が形成された流路基板をＳＯＩ基板の上に直接接合する。なお、この直接接合において、熱がかけられた場合であっても、ＳＯＩ基板には接着剤が用いられていないので、接着剤が溶ける等の問題が生じることはない。次に、流路基板上に液体吐出手段を設ける。次に、ＳＯＩ基板のＳｉ基板を除去して、ＳｉＯ２層を露出させる。次に、露出したｉＯ２層を除去して、表面Ｓｉ層を露出させる。これにより、表面Ｓｉ層に形成されたノズル孔が開口する。最後に、露出した表面Ｓｉ層の表面、及び、ノズル孔の内面にＳｉＯ２層を形成する。これにより、Ｓｉ製のノズルプレートを用いた液体吐出ヘッドが製造される。
【００１１】
このように製造された液体吐出ヘッドは、ノズルプレートの製造に際して、ＳＯＩ基板を用いることにより、支持基板を用いずに単体でノズルプレート用の基板をハンドリングすることができる。
【００１２】
また、接着剤を用いる必要がなく、ノズルプレート用のＳＯＩ基板と流路基板とを直接接合することができる。これにより、接着剤がノズル内に食みだしたり、接着剤がノズル内部の液体に悪影響を及ぼしたりするという問題を回避できる。
【００１３】
また、ＳｉＯ２層を除去する際、ＳｉとＳｉＯ２とで選択比がとれるため、ノズル部の精度が低下することがない。これにより、ノズル近傍の精度を維持することができる。
【００１４】
さらに、ノズルの表面及び内部にＳｉＯ２層が形成されるため、耐アルカリ性を確保することができる。
【００１５】
請求項２に係る発明は、前記目的を達成するために、前記液体吐出手段は、振動板、圧電体、配線を含み、スパッタにより前記流路基板上に形成することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、液体吐出手段を構成する振動板、圧電体、配線等が、スパッタにより流路基板上に形成された後エッチングで形状が形成される。一般にエッチングは、冷却のためチャンバ内で基板の下面にヘリウムガスを供給しながら行われる。この際、基板に孔が開いていると、その孔からヘリウムガスがリークするので、孔が開いている基板に対しては、孔を遮蔽した状態で行う必要がある。本発明では、液体吐出手段を形成する際、ＳＯＩ基板に形成されたノズル孔が貫通した状態にないため、流路基板上にスパッタで液体吐出手段を形成しても、ヘリウムガスがリークすることはない。これにより、スパッタとエッチングで簡易に液体吐出手段を形成することができる。
【００１７】
請求項３に係る発明は、前記目的を達成するために、開口したノズル孔の表面及び内面に陽極酸化法によりＳｉＯ２層を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【００１８】
請求項３に係る発明によれば、開口したノズル孔の表面及び内面に陽極酸化法によりＳｉＯ２層が形成される。陽極酸化法を用いることにより、常温でＳｉＯ２層を形成することができ、熱に弱い液体吐出手段を形成した後であっても、ノズル孔の表面及び内面にＳｉＯ２層を形成することができる。また、陽極酸化法を用いることにより、Ｓｉが露出した内面にのみ選択的かつ均一にＳｉＯ２層を形成することができる。さらに、ノズル内面のインク濡れ性を向上させることができる。
【００１９】
請求項４に係る発明は、前記目的を達成するために、前記ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層の厚さが、３６μｍ±０．５μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載の液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【００２０】
請求項４に係る発明によれば、ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層の厚さが、３６μｍ±０．５μｍで形成される。ＳＯＩ基板は、最終的に表面Ｓｉ層のみが残されてノズルプレートとなる。したがって、ノズルプレートの厚さが３６μｍ±０．５μｍで形成される。本発明では、このような薄いノズルプレートであっても、接着剤を用いることなく、流路基板に接合することができる。
【００２１】
請求項５に係る発明は、前記目的を達成するために、ＫＯＨによる異方性エッチングで前記ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層にノズル孔を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一に記載の液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【００２２】
本発明によれば、ＫＯＨによる異方性エッチングによりＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層にノズル孔が形成される。ＫＯＨによる異方性エッチングによりＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層にノズル孔を形成することにより、ＳｉＯ２層に達したところでエッチングを終了させることができる。
【００２３】
請求項６に係る発明は、前記目的を達成するために、表面にＳｉＯ２層が形成された流路基板と、前記流路基板上に設けられた液体吐出手段と、前記流路基板に直接接合されたノズルプレートであって、Ｓｉによって厚さ３６μｍ±０．５μｍに形成され、表面及びノズル孔の内面にＳｉＯ２層が形成されたノズルプレートと、からなることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００２４】
請求項６に係る発明によれば、Ｓｉによって厚さ３６μｍ±０．５μｍに形成されたノズルプレートが、流路基板に直接接合されて液体吐出ヘッドが形成される。ノズルプレートが流路基板に直接接合されているため、接着剤がノズル内部に食みだしてノズルの精度を低下させたり、接着剤がノズル内部の液体に悪影響を及ぼしたりするのを防止することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、製造された液体吐出ヘッドのノズル近傍の精度を維持しつつ、ノズル内面の耐アルカリ性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面に従って本発明に係る液体吐出ヘッド及びその製造方法の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２７】
〔インクジェットヘッドの構成〕
まず、本発明に係る液体吐出ヘッドの一実施形態であるインクジェットヘッドの構成について説明する。
【００２８】
図１は、本発明が適用されたインクジェットヘッドの要部の構成を示す断面図である。
【００２９】
同図に示すように、本実施の形態のインクジェットヘッド１０は、ノズルプレート２０、流路基板３０、圧電アクチュエータ４０が順に積層されて構成されている。
【００３０】
ノズルプレート２０は、Ｓｉによって形成されており、流路基板３０の下面に直接接合されている。このノズルプレート２０には、インクの吐出口となるノズル孔２２が多数規則的に配置されて形成されている（図１では１つのみ図示）。
【００３１】
なお、このノズルプレート２０は、ＳＯＩ基板から形成され、３０〜１００μｍ程度の厚さで形成される。本例では３６μｍ±０．５μｍの厚さで形成される。
【００３２】
また、このノズルプレート２０の表面及びノズル孔２２の内面には、耐インク膜として、ＳｉＯ２層２４が形成されている。
【００３３】
なお、本例ではノズル孔２２の形状をテーパ状としているが、ノズル孔２２の形状は、これに限らず、円筒状（ストレート状）やラッパ状等とすることもできる。
【００３４】
流路基板３０は、所定厚さ（６００〜７００μｍ程度）のＳｉ基板で形成されており、その表面には耐インク膜として、所定圧さ（数μｍ程度）のＳｉＯ２層３２が形成されている。この流路基板３０には、ノズルプレート２０に形成されたノズル孔２２に対応して、多数の圧力室３４が形成されている。
【００３５】
圧力室３４は、ノズル孔２２から吐出するインクが充填される空間部であり、それぞれ対応するノズル孔２２に連通されている。なお、図示されていないが、インクジェットヘッド１０には、各圧力室３４に連通する共通流路が設けられており、この共通流路から各圧力室３４に対してインクが分配供給される。
【００３６】
圧電アクチュエータ４０は、インク吐出手段として機能し、主として、振動板４２と圧電素子４４とで構成されている。
【００３７】
振動板４２は、流路基板３０の上に配置されており、Ｓｉ基板４２Ａと、その上面及び下面に形成されたＳｉＯ２層４２Ｂ、４２Ｃとで構成されている。この振動板４２は、複数の圧力室３４にまたがって形成されており、各圧力室３４の天井面を構成する。また、この振動板４２を構成する上面側のＳｉＯ２層４２Ｃは、圧電素子４４との間で絶縁層として機能する。
【００３８】
圧電素子４４は、振動板４２の上に配置されており、各圧力室３４に対向する位置に配置されている。すなわち、圧電素子４４は各圧力室３４に一対一で対応して設けられている。
【００３９】
圧電素子４４は、下部電極４４Ｂと、圧電体４４Ａと、上部電極４４Ｃとで構成されており、圧電体４４Ａが下部電極４４Ｂと上部電極４４Ｃとの間に挟まれた構造になっている。
【００４０】
圧電体４４Ａは、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で構成され、下部電極４４Ｂ及び上部電極４４Ｃは、白金（Ｐｔ）又はイリジウム（Ｉｒ）で構成される。
【００４１】
なお、圧電体４４Ａを構成する圧電材料は、本例のものに限定されるものではなく、この他、たとえば、チタン酸バリウム等の他の圧電材料を用いることもできる。
【００４２】
また、下部電極４４Ｂ及び上部電極４４Ｃを構成する電極材料についても、本例のものに限定されるものではなく、この他、たとえば、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）等を適用することもできる。
【００４３】
また、下部電極４４Ｂ及び上部電極４４Ｃのいずれか一方の電極を個別電極（アドレス電極）とし、他方の電極を共通電極（グランド電極）とすることができる。この場合、下部電極４４Ｂ及び上部電極４４Ｃの間に配置される圧電体４４Ａの分極方向（配向方向）に応じて、個別電極にプラス電圧を印加しても、分極方向と同方向の電界が印加されるように構成することが好ましい。これにより、駆動ＩＣや電源のコスト低減を図ることができる。特に、スパッタ法で圧電体４４Ａが形成される場合には、下部電極４４Ｂから上部電極４４Ｃに向かう方向が圧電体４４Ａの分極方向となるため、下部電極４４Ｂを個別電極とすることが好ましい。
【００４４】
また、絶縁層として機能する振動板４２の上面側のＳｉＯ２層４２Ｃは、シリコン炭窒化層（ＳｉＣＮ層）、酸化ジルコニウム層（ＺｒＯ２層）、シリコン酸窒化層（ＳｉＯＮ層）などで構成されていてもよい。これらの中でも、安価でプロセスが容易なことから、Ｓｉ基板４２Ａを熱酸化して得られるＳｉＯ２層が好ましい。このように振動板４２を構成するＳｉ基板４２Ａと下部電極４４Ｂとの間に絶縁層を配置することにより、複数の下部電極間での電流リークを抑えることができ、電気的クロストークや消費電力の増大を防止することができる。
【００４５】
以上のように構成された本実施の形態のインクジェットヘッド１０は、下部電極４４Ｂと上部電極４４Ｃと間に挟まれた圧電体４４Ａに所定の電界を印加すると、圧電体４４Ａが変位し、その圧電体４４Ａの変位に応じて振動板４２が変形する。そして、振動板４２が変形することにより、圧力室３４内のインクが加圧され、圧力室３４に連通されたノズル孔２２からインク滴が吐出される。
【００４６】
〔インクジェットヘッドの製造方法〕
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例としてインクジェットヘッド１０の製造方法について説明する。
【００４７】
図２は、本実施の形態のインクジェットヘッド１０の製造工程の一例を示したフローチャートである。
【００４８】
まず、図３（ａ）に示すように、流路基板３０を形成する（ステップＳ１）。流路基板３０は、Ｓｉ基板で形成され、このＳｉ基板に圧力室３４や流路が形成されて構成される。流路基板３０の厚さは、単体でハンドリング可能な厚さで形成され、たとえば、６００〜７００μｍ程度に形成される。
【００４９】
次に、図３（ｂ）に示すように、流路基板３０の表面に耐インク膜となるＳｉＯ２層３２を形成する（ステップＳ２）。ＳｉＯ２層３２は、Ｓｉ基板からなる流路基板３０を熱酸化して形成される。
【００５０】
次に、図４（ａ）に示すように、ノズルプレート用にＳＯＩ基板５０を用意する（ステップＳ３）。
【００５１】
ＳＯＩ基板５０は、Ｓｉ基板５０Ａと表面Ｓｉ層５０Ｃの間にＳｉＯ２層５０Ｂを挿入した構造の基板である。以後、本明細書では、Ｓｉ基板をハンドル層５０Ａ、ＳｉＯ２層をＢＯＸ層５０Ｂ、表面Ｓｉ層をＳＯＩ層５０Ｃと呼ぶ。
【００５２】
後述するように、ノズルプレート２０は、このＳＯＩ基板５０のＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃによって形成される。したがって、ＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃは、ノズルプレート２０の厚さに対応し、３０μｍ〜１００μｍ程度に形成される。
【００５３】
なお、本例において、ＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃは、Ｐ型Ｓｉ単結晶（比抵抗２０Ω・ｃｍ）で形成され、厚さ３６μｍ±０．５μｍで形成される。
【００５４】
また、ＳＯＩ基板５０は、全体として、単体でハンドリング可能な厚さをもって形成される。
【００５５】
次に、図４（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板５０のＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃ上にエッチングマスクとなるＳｉＯ２マスク層５０Ｄを形成する（ステップＳ４）。
【００５６】
次に、図４（ｃ）に示すように、ＳｉＯ２マスク層５０Ｄにノズル開口に対応するマスク開口５２を形成する（ステップＳ５）。この処理は、次のように行われる。まず、ＳｉＯ２マスク層５０Ｄにノズル開口に対応するレジストパターンを形成する。レジストパターンは、たとえば、フォトリソにより形成する。次に、レジストパターンが形成されたＳｉＯ２マスク層５０Ｄをエッチングして、ノズル孔２２に相当するマスク開口５２を形成する。マスク開口５２の形成後、レジストを除去して処理を完了する。
【００５７】
次に、図４（ｄ）に示すように、ＳｉＯ２マスク層５０Ｄに形成されたマスク開口部分をエッチングし、ＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃにノズル孔２２を形成する（ステップＳ６）。
【００５８】
ノズル孔２２の形成方法としては、ドライエッチング、ウェットエッチング等を用いることができる。本例では、ＫＯＨによる異方性エッチングを用いる。この場合、Ｓｉ基板は、（１００）面方位のものを使用する。（１００）面方位のものを使用することにより、エッチングは、ＢＯＸ層（ＳｉＯ２層）５０Ｂに達したところで終了する。
【００５９】
次に、図５（ａ）に示すように、ノズル孔２２が形成されたＳＯＩ基板５０を流路基板３０の下部に直接接合する（ステップＳ７）。
【００６０】
一般に直接接合は、基板に高い熱がかかるため、接着剤等の樹脂層を有する基板では用いることができないが、本例のＳＯＩ基板５０と流路基板３０は、いずれも樹脂層がないので、直接接合により基板同士を接合することができる。
【００６１】
次に、図５（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板５０が接合された流路基板３０上に圧電アクチュエータ４０を形成する（ステップＳ８）。すなわち、流路基板３０の上に振動板４２、圧電素子４４、必要な配線等を形成する。
【００６２】
圧電体等の形成には、たとえば、スパッタを用いることができる。スパッタで形成した圧電体等をエッチングにより所望の形状に加工する。エッチングは、通常、冷却のため、チャンバ内で基板の下部からヘリウムガスをかけながら行われる。このため、基板に貫通した孔が開いていると、その孔からヘリウムガスがリークするという問題が発生する。しかしながら、本例の流路基板３０は、図５（ｂ）に示すように、下面に接合されたＳＯＩ基板５０によって、孔が完全に閉塞された状態にあるため、下部から供給されるヘリウムガスが上部にリークすることはない。したがって、特にリーク対策等を行わずに、スパッタとエッチングを用いて圧電体等を形成することができる。
【００６３】
なお、このように形成された圧電アクチュエータ４０は高温に弱いため、以下のプロセスでは、高温（たとえば、２５０℃以上）が必要となる手法は用いることができない。
【００６４】
次に、図６（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板５０のハンドル層（Ｓｉ基板）５０Ａを除去する（ステップＳ９）。ハンドル層（Ｓｉ基板）５０Ａを除去する方法としては、たとえば、機械研磨やドライエッチング、ウェットエッチング等を用いることができる。これにより、ＢＯＸ層（ＳｉＯ２層）５０Ｂが露出する。
【００６５】
なお、ＳＯＩ基板５０は、十分な厚さを有する流路基板３０に接合されているため、機械研磨等を用いても、基板を破損させることなく、ハンドル層５０Ａを除去することができる。
【００６６】
次に、図６（ｂ）に示すように、露出したＢＯＸ層（ＳｉＯ２層）５０Ｂを除去する（ステップＳ１０）。ＢＯＸ層（ＳｉＯ２層）５０Ｂを除去する方法としては、ドライエッチングやウェットエッチング等を用いることができる。これにより、ＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃが露出し、ノズル孔２２が開口する。この際、ＳｉとＳｉＯ２とで選択比が取れるため、ノズル部の精度が低下することなく、高精度なノズル孔２２を形成することができる。
【００６７】
その一方で本工程があることにより、あらかじめノズル孔２２の内面に耐インク膜としてのＳｉＯ２層を形成しておくことができない。すなわち、あらかじめノズル孔２２の内面にＳｉＯ２層を形成しておくと、ＢＯＸ層除去との選択比が必要になるため、あらかじめノズル孔２２の内面にＳｉＯ２層を形成しておくことができない（あらかじめノズル孔２２の内面にＳｉＯ２層を形成しておくと、本工程であらかじめ形成しておいたＳｉＯ２層もＢＯＸ層と共に除去されてしまう。）。
【００６８】
このように本工程でＢＯＸ層（ＳｉＯ２層）５０Ｂを除去することにより、流路基板３０の下部にＳｉ製のノズルプレート２０が形成される。すなわち、本工程で流路基板３０の下部には、ＳＯＩ基板５０のＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃのみが残り、このＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃが、インクジェットヘッド１０のノズルプレート２０を構成する。
【００６９】
次に、図６（ｃ）に示すように、ノズルプレート２０（＝露出したＳＯＩ基板５０のＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃ）の表面、及び、そのノズルプレート２０の表面に開口したノズル孔２２の内面に耐インク膜としてのＳｉＯ２層２４を形成する（ステップＳ１１）。本例では、このＳｉＯ２層２４を陽極酸化法により形成する。
【００７０】
ここで、陽極酸化法は、次のステップで行われる。
【００７１】
まず、ノズルプレート２０（＝露出したＳＯＩ基板５０のＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃ）の表面に陽極酸化用治具を取り付ける。
【００７２】
陽極酸化用治具１００は、図７に示すように、主として、ノズルプレート２０に接触する第１電極1０２と、その第１電極１０２が電解液と接触するのを防止するシール部材１０４と、第１電極１０２とは絶縁され、電解液と接触する第２電極１０６と、第１電極１０２と第２電極１０６を絶縁する絶縁部材１０８とで構成される。第２電極１０６には、たとえば、白金（Ｐｔ）を用いる。
【００７３】
次に、陽極酸化用治具１００が取り付けられたインクジェットヘッド１０のインク流路に電解液を流す。電解液としては、たとえば、０．０４ｍｏｌ／Ｌの硝酸カリウムを含んだ無水エチレングリコール等が用いられる。
【００７４】
次に、陽極酸化用治具１００の第１電極１０２を電源１１０のプラス極、第２電極１０６を電源１１０のマイナス極に接続する。そして、その第１電極１０２と第２電極１０６との間に電流を流す。
【００７５】
ここで、電流の制御方法としては、図８に示すように、定電流法と定電圧法を組み合わせることが好ましい。すなわち、最初に定電流法を実施し、電圧値が規定値に達したところで定電圧法に移行することが好ましい。この際、定電流法では、たとえば、電流密度を３ｍＡ／ｃｍ２に設定し、次の定電圧法で最終電流密度が０．３ｍＡ／ｃｍ２以下（初期設定値の１／１０以下）になるまで陽極酸化を続ける（最終電流密度が小さくなれば、小さくなるほど、緻密な膜を形成することができる。）。
【００７６】
これにより、ノズルプレート２０の表面、及び、ノズル孔内面のＳｉが露出していた部分にのみ５０ｎｍ程度の陽極酸化膜が形成される。
【００７７】
本方法によれば、常温でＳｉＯ２層を形成することができるので、その形成過程で熱に弱い圧電アクチュエータ４０を損傷させるおそれがない。
【００７８】
また、Ｓｉが露出していた部分にのみ選択的かつ均一にＳｉＯ２層を形成することができる。
【００７９】
また、このようにノズル孔２２の内面にＳｉＯ２層を形成することにより、インク濡れ性を向上させることができる。
【００８０】
以上一連の工程で本実施の形態のインクジェットヘッド１０が製造される。
【００８１】
このように製造されたインクジェットヘッド１０は、接着剤を用いずにノズルプレート２０が流路基板３０に直接接合されているので、接着剤がノズル孔内部にはみ出てノズル孔の精度を低下させたり、接着剤がインクに悪影響を及ぼしたりすることがない。
【００８２】
また、ノズル孔２２の形成に際して、ＳＯＩ基板５０のＢＯＸ層（ＳｉＯ２層）５０Ｂを除去する際、ＳｉとＳｉＯ２の選択比を取れるため、ノズル孔２２を高精度に形成することができる。
【００８３】
また、ノズルの表面及び内面にＳｉＯ２層が形成されるため、耐インク性を確保することができる。
【００８４】
なお、本実施の形態では、説明の都合上、最初に流路基板３０の加工、形成を行っているが、流路基板３０は、ＳＯＩ基板５０に接合する間に用意されていればよい。
【００８５】
なお、本実施の形態では、ノズルプレート２０を構成するＳＯＩ基板５０のＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃの厚さを３６μｍ±０．５μｍとしているが、ＳＯＩ層５０Ｃの厚さは、ノズル孔２２の形成方法、及び、ノズルのサイズ（インク入り側の開口サイズとインク吐出側の開口サイズ）によって決定される。
【００８６】
すなわち、たとえば、本実施の形態のように、ノズル孔２２をＫＯＨによる異方性エッチングで形成すると、ノズル内面がノズル表面（吐出面：ノズルプレートの表面）に対して５４．７度の角度に固定されて形成される（（１００）面方位のＳｉ基板の場合）。したがって、インク入り側の開口サイズとインク吐出側の開口サイズが決まると、自動的にＳＯＩ層５０Ｃの厚さが決定される。
【００８７】
通常、ノズルのインク入り側の開口サイズは、流路のサイズによって決まるので、インク吐出側の開口サイズは、ＳＯＩ層５０Ｃの厚さで対応することとなる。その結果、本例では、ＳＯＩ層５０Ｃの厚さが、３６μｍ±０．５μｍとされている。
【００８８】
そして、このように極薄いノズルプレートは、単体ではハンドリングできず、結果として、ＳＯＩ基板を用いて製造することが有効に作用する。
【００８９】
〔インクジェット記録装置〕
次に、本発明に係るインクジェットヘッド１０が用いられるインクジェット記録装置について説明する。
【００９０】
図９は、インクジェット記録装置の概略を示す全体構成図である。
【００９１】
同図に示すように、このインクジェット記録装置１１１は、インクの色ごとに設けられた複数のインクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙを有する印字部１１２と、各インクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１１４と、記録紙１１６を供給する給紙部１１８と、記録紙１１６のカールを除去するデカール処理部１２０と、前記印字部１１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１１６の平面性を保持しながら記録紙１１６を搬送する吸着ベルト搬送部１２２と、印字部１１２による印字結果を読み取る印字検出部１２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部１２６と、を備えている。
【００９２】
各インクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙは、図１に示したインクジェットヘッド１０にそれぞれ相当するものである。
【００９３】
なお、図９では、給紙部１１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。
【００９４】
また、ロール紙のマガジンに代えて、又は、これと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
【００９５】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図９のように、裁断用のカッター１２８が設けられ、ロール紙は、このカッター１２８によって所望のサイズに切断される。
【００９６】
カッター１２８は、記録紙１１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃１２８Ａと、該固定刃１２８Ａに沿って移動する丸刃１２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃１２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃１２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター１２８は不要である。
【００９７】
複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。
【００９８】
給紙部１１８から送り出される記録紙１１６は、マガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部１２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム１３０で記録紙１１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
【００９９】
デカール処理後、カットされた記録紙１１６は、吸着ベルト搬送部１２２へと送られる。吸着ベルト搬送部１２２は、ローラー１３１、１３２間に無端状のベルト１３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１１２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する部分が平面をなすように構成されている。
【０１００】
ベルト１３３は、記録紙１１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１０に示したとおり、ローラー１３１、１３２間に掛け渡されたベルト１３３の内側において印字部１１２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー１３４が設けられており、この吸着チャンバー１３４をファン１３５で吸引して負圧にすることによってベルト１３３上の記録紙１１６が吸着保持される。
【０１０１】
ベルト１３３が巻かれているローラー１３１、１３２の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト１３３は図１０において、時計回り方向に駆動され、ベルト１３３上に保持された記録紙１１６は、図１０の左から右へと搬送される。
【０１０２】
縁無しプリント等を印字するとベルト１３３上にもインクが付着するので、ベルト１３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部１３６が設けられている。ベルト清掃部１３６の構成について詳細は図示しないが、たとえば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。
【０１０３】
なお、吸着ベルト搬送部１２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。従って、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【０１０４】
吸着ベルト搬送部１２２により形成される用紙搬送路上において印字部１１２の上流側には、加熱ファン１４０が設けられている。加熱ファン１４０は、印字前の記録紙１１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１１６を加熱する。印字直前に記録紙１１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
【０１０５】
印字部１１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている。
【０１０６】
印字部１１２を構成する各インクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙは、図１０に示すように、本インクジェット記録装置１１１が対象とする最大サイズの記録紙１１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。
【０１０７】
記録紙１１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図９、１０の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応したインクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙが配置されている。記録紙１１６を搬送しながら、各インクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより、記録紙１１６上にカラー画像が形成される。
【０１０８】
このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドが、インク色ごとに設けられてなる印字部１１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１１６と印字部１１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１１６の全面に画像を記録することができる。これにより、インクジェットヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能になり、生産性を向上させることができる。
【０１０９】
なお、本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては、本例のものに限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。たとえば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加することもできる。
【０１１０】
図９に示すように、インク貯蔵／装填部１１４は、各インクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有しており、各タンクは、図示しない管路を介して各インクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙと連通されている。
【０１１１】
また、インク貯蔵／装填部１１４は、インク残量が少なくなると、その旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を有するとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
【０１１２】
印字検出部１２４は、印字部１１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、このイメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まり、その他の吐出不良をチェックする手段として機能する。
【０１１３】
本例の印字検出部１２４は、少なくとも各インクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されてなるエリアセンサを用いることもできる。
【０１１４】
印字検出部１２４は、各色のインクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。
【０１１５】
印字検出部１２４の後段には、後乾燥部１４２が設けられている。後乾燥部１４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、たとえば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。
【０１１６】
多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。
【０１１７】
後乾燥部１４２の後段には、加熱・加圧部１４４が設けられている。加熱・加圧部１４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー１４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【０１１８】
このようにして生成されたプリント物は、排紙部１２６から排出される。
【０１１９】
本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは、分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１１１では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部１２６Ａ、１２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）が設けられている。
【０１２０】
なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）１４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター１４８は、排紙部１２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター１４８の構造は、上述した第１のカッター１２８と同様であり、固定刃１４８Ａと丸刃１４８Ｂとから構成されている。
【０１２１】
また、図示を省略したが、本画像の排出部１２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。
【０１２２】
なお、インク色ごとに設けられている各インクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号１５０によってインクジェットヘッドを示すものとする。
【０１２３】
図１１（ａ）は、インクジェットヘッド１５０の構造例を示す平面透視図である。
【０１２４】
同図に示すように、本例のインクジェットヘッド１５０は、インク滴の吐出口であるノズル孔２２と、各ノズル孔２２に対応する圧力室３２等からなる複数のインク室ユニット（１ノズルに対応した記録素子単位となる液滴吐出素子）１６０を千鳥でマトリクス状（２次元的）に配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。
【０１２５】
なお、記録紙１１６の搬送方向（副走査方向）と略直交する方向（主走査方向）に、記録紙１１６の全幅に対応する長さ以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。たとえば、図１１（ａ）の構成に代えて、図１１（ｂ）に示すように、複数のノズル孔２２が２次元に配列された短尺のヘッドユニット１５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで長尺化し、記録紙１１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。
【０１２６】
各ノズル孔２２に対応して設けられている圧力室３２は、その平面形状が概略正方形となっている。各圧力室３２の略中央部にはそれぞれノズル孔２２が配置されるとともに、それらの隅部には供給インクの流入口（供給口）１５４が設けられている。
【０１２７】
また、圧力室３２の形状は、本例に限定されず、平面形状が四角形（菱形、長方形など）、五角形、六角形その他の多角形、円形、楕円形など、多様な形態があり得る。
【０１２８】
また、ノズル孔２２や供給口１５４の配置も図１１（ａ）、（ｂ）に示す配置に限定されない。
【０１２９】
次に、インクジェット記録装置１１１の制御系について説明する。
【０１３０】
図１２は、インクジェット記録装置１１１の制御系を示す要部ブロック図である。
【０１３１】
インクジェット記録装置１１１は、通信インターフェース１７０、システムコントローラ１７２、画像メモリ１７４、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８、プリント制御部１８０、画像バッファメモリ１８２、ヘッドドライバ１８４等を備えている。
【０１３２】
通信インターフェース１７０は、ホストコンピュータ１８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース１７０にはシリアルインターフェースやパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。
【０１３３】
ホストコンピュータ１８６から送出された画像データは通信インターフェース１７０を介してインクジェット記録装置１１１に取り込まれ、一旦画像メモリ１７４に記憶される。画像メモリ１７４は、通信インターフェース１７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ１７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ１７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。
【０１３４】
システムコントローラ１７２は、通信インターフェース１７０、画像メモリ１７４、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ１７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、ホストコンピュータ１８６との間の通信制御、画像メモリ１７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ１８８やヒータ１８９を制御する制御信号を生成する。
【０１３５】
モータドライバ１７６は、システムコントローラ１７２からの指示に従ってモータ１８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ１７８は、システムコントローラ１７２からの指示に従って後乾燥部１４２その他各部のヒータ１８９を駆動するドライバである。
【０１３６】
プリント制御部１８０は、システムコントローラ１７２の制御に従い、画像メモリ１７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号（ドットデータ）をヘッドドライバ１８４に供給する制御部である。プリント制御部１８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ１８４を介してインクジェットヘッド１５０のインク滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。
【０１３７】
プリント制御部１８０には画像バッファメモリ１８２が備えられており、プリント制御部１８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ１８２に一時的に格納される。なお、図１３において画像バッファメモリ１８２はプリント制御部１８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ１７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部１８０とシステムコントローラ１７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。
【０１３８】
ヘッドドライバ１８４は、プリント制御部１８０から与えられるドットデータに基づいて各色のインクジェットヘッド１５０の圧電素子４４（図１参照）を駆動するための駆動信号を生成し、圧電素子４４に生成した駆動信号を供給する。ヘッドドライバ１８４にはインクジェットヘッド１５０の駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
【０１３９】
印字検出部１２４は、図９で説明したように、ラインセンサを含むブロックであり、記録紙１１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部１８０に提供する。
【０１４０】
プリント制御部１８０は、必要に応じて印字検出部１２４から得られる情報に基づいてインクジェットヘッド１５０に対する各種補正を行う。
【０１４１】
以上、本発明の液体吐出ヘッド及びその製造方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】インクジェットヘッドの要部構成を示した断面図
【図２】インクジェットヘッドの製造工程の一例を示したフローチャート
【図３】流路基板の処理工程をした工程図
【図４】ＳＯＩ基板の処理工程を示した工程図
【図５】ＳＯＩ基板の接合工程及び圧電アクチュエータの形成工程を示した工程図
【図６】ノズルプレートの形成工程を示した工程図
【図７】陽極酸化用治具の要部構成を示した概略図
【図８】陽極酸化法における電源制御の方法の説明図
【図９】インクジェット記録装置の概略を示す全体構成図
【図１０】インクジェット記録装置の印字部周辺を示した要部平面図
【図１１】インクジェットヘッドの構造例を示す平面透視図
【図１２】インクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図
【符号の説明】
【０１４３】
１０…インクジェットヘッド、２０（５０Ｃ）…ノズルプレート、２２…ノズル孔、２４…ＳｉＯ２層、３０…流路基板、３２…ＳｉＯ２層、３４…圧力室、４０…圧電アクチュエータ、４２…振動板、４４…圧電素子、４４Ａ…圧電体、４４Ｂ…下部電極、４４Ｃ…上部電極、５０…ＳＯＩ基板、５０Ａ…Ｓｉ基板（ハンドル層）、５０Ｂ…ＳｉＯ２層（ＢＯＸ層）、５０Ｃ…表面Ｓｉ層（ＳＯＩ層）、５０Ｄ…ＳｉＯ２マスク層、５２…マスク開口、１１１…インクジェット記録装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッド及びその製造方法に係り、特にＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いてＳｉ（シリコン）製のノズルプレートが製造される液体吐出ヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、インクジェットヘッドに形成された複数のノズルからインクの微小液滴を記録媒体に向けて噴出させることにより、記録媒体上に画像等を記録するものである。このインクジェット記録装置は、多種多様の記録媒体に対して高品質な画像を記録できることから幅広く利用されている。
【０００３】
このインクジェット記録装置のインクジェットヘッドは、一般にノズルが形成されたノズルプレートと、圧力室等が形成された流路基板と、圧電素子等のアクチュエータとが順に積層されて構成される。
【０００４】
ノズルプレートには、一般に金属やガラス、Ｓｉ等が用いられ、Ｓｉ製のノズルプレートは、一般にエッチングによりノズルが形成される。たとえば、特許文献１では、非等方性湿式エッチングによりＳｉ基板にノズルを形成してノズルプレートを形成している。この特許文献１では、まず、Ｓｉ基板の片面にエッチングのマスク層としてＳｉＯ２層を形成し、そのＳｉＯ２層が形成されたＳｉ基板を非等方性湿式エッチングしてノズルを形成する。そして、ノズルが形成されたＳｉ基板のノズル内面及びＳｉＯ２層上に硼素層を形成し、硼素層が形成されたＳｉ基板を再度エッチングして、硼素層が形成されていない方の面を所定量除去する。そして、ＳｉＯ２層を選択的にエッチングして、ＳｉＯ２層、及び、そのＳｉＯ２層上の硼素層を除去して、ノズルプレートを完成させている。
【０００５】
ところで、Ｓｉのノズルプレートは、一般に厚さが１００μｍ以下と極めて薄いため、単体ではハンドリングできない。このため、ハンドリング時は常に厚い基板又は構造体と接合しておく必要がある。たとえば、特許文献２では、ノズルプレートを構成するＳｉ（シリコン）基板を支持基板に樹脂層（接着剤）を介して貼り合わせ、その支持基板に貼り合わされたＳｉ基板を研削により薄板化し、薄板化したＳｉ基板にノズルを形成した後、支持基板をＳｉ基板から剥離して、ノズルプレートを製造している。
【特許文献１】特開２００１−０３０５００号公報
【特許文献２】特開２００６−２５６２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２のように、樹脂層を介してＳｉ基板を支持基板に貼り合わせると、流路基板との接合時に熱がかかる直接接合を適用することができないという欠点がある。このため、樹脂層を介してノズルプレートを流路基板に接合することとなるが、樹脂層を介してノズルプレートを流路基板に接合すると、樹脂層がノズル内に食み出して、ノズルの精度を低下させるという欠点がある。また、樹脂がインクに悪影響を及ぼすという欠点もある。
【０００７】
また、特許文献１のノズルプレートは、その製造時にＳｉＯ２層や硼素層をＳｉ基板の片面に形成する工程があるが、厚さ３０μｍ程度の薄いノズルプレートは反ってしまうという問題がある。また、硼素層の形成には、１１００℃程度のアニール処理によるドライブイン工程が必要となるが、この加熱により表面にホウケイ酸ガラス層が形成される。このホウケイ酸ガラス層のフッ酸によるエッチングには長時間かかるため、ＳＯＩ基板を用いたプロセスには、適用することができないという問題もある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ノズル近傍の精度を維持しつつ、ノズル内面の耐アルカリ性を確保できる液体吐出ヘッド及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、前記目的を達成するために、Ｓｉ基板と表面Ｓｉ層の間にＳｉＯ２層が形成されたＳＯＩ基板を用いた液体吐出ヘッドの製造方法であって、ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層の上にエッチングマスクとなるＳｉＯ２マスク層を形成する工程と、前記ＳｉＯ２マスク層にノズル開口に対応するマスク開口を形成する工程と、前記ＳｉＯ２マスク層に形成された前記マスク開口をエッチングして、前記ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層にノズル孔を形成する工程と、表面にＳｉＯ２層が形成された流路基板を前記ＳＯＩ基板に直接接合する工程と、前記流路基板上に液体吐出手段を設ける工程と、前記ＳＯＩ基板のＳｉ基板を除去して、ＳｉＯ２層を露出させる工程と、露出した前記ＳＯＩ基板のＳｉＯ２層を除去して、表面Ｓｉ層を露出させ、該表面Ｓｉ層に形成された前記ノズル孔を開口させる工程と、露出した前記ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層の表面、及び、該表面Ｓｉ層に形成されたノズル孔の内面にＳｉＯ２層を形成する工程と、からなることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、ＳＯＩ基板を利用することにより、次の手順でＳｉ製のノズルプレートを用いた液体吐出ヘッドが製造される。まず、ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層の上にエッチングマスクとなるＳｉＯ２マスク層を形成する。なお、ＳＯＩ基板は、単体でハンドリングが可能な厚さに形成されているものとする。次に、そのＳｉＯ２マスク層にノズル開口に対応するマスク開口を形成する。次に、マスク開口をエッチングして、ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層にノズル孔を形成する。なお、エッチングは、ＳＯＩ基板のＳｉＯ２層に達したところで終了する。次に、表面にＳｉＯ２層が形成された流路基板をＳＯＩ基板の上に直接接合する。なお、この直接接合において、熱がかけられた場合であっても、ＳＯＩ基板には接着剤が用いられていないので、接着剤が溶ける等の問題が生じることはない。次に、流路基板上に液体吐出手段を設ける。次に、ＳＯＩ基板のＳｉ基板を除去して、ＳｉＯ２層を露出させる。次に、露出したｉＯ２層を除去して、表面Ｓｉ層を露出させる。これにより、表面Ｓｉ層に形成されたノズル孔が開口する。最後に、露出した表面Ｓｉ層の表面、及び、ノズル孔の内面にＳｉＯ２層を形成する。これにより、Ｓｉ製のノズルプレートを用いた液体吐出ヘッドが製造される。
【００１１】
このように製造された液体吐出ヘッドは、ノズルプレートの製造に際して、ＳＯＩ基板を用いることにより、支持基板を用いずに単体でノズルプレート用の基板をハンドリングすることができる。
【００１２】
また、接着剤を用いる必要がなく、ノズルプレート用のＳＯＩ基板と流路基板とを直接接合することができる。これにより、接着剤がノズル内に食みだしたり、接着剤がノズル内部の液体に悪影響を及ぼしたりするという問題を回避できる。
【００１３】
また、ＳｉＯ２層を除去する際、ＳｉとＳｉＯ２とで選択比がとれるため、ノズル部の精度が低下することがない。これにより、ノズル近傍の精度を維持することができる。
【００１４】
さらに、ノズルの表面及び内部にＳｉＯ２層が形成されるため、耐アルカリ性を確保することができる。
【００１５】
請求項２に係る発明は、前記目的を達成するために、前記液体吐出手段は、振動板、圧電体、配線を含み、スパッタにより前記流路基板上に形成することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、液体吐出手段を構成する振動板、圧電体、配線等が、スパッタにより流路基板上に形成された後エッチングで形状が形成される。一般にエッチングは、冷却のためチャンバ内で基板の下面にヘリウムガスを供給しながら行われる。この際、基板に孔が開いていると、その孔からヘリウムガスがリークするので、孔が開いている基板に対しては、孔を遮蔽した状態で行う必要がある。本発明では、液体吐出手段を形成する際、ＳＯＩ基板に形成されたノズル孔が貫通した状態にないため、流路基板上にスパッタで液体吐出手段を形成しても、ヘリウムガスがリークすることはない。これにより、スパッタとエッチングで簡易に液体吐出手段を形成することができる。
【００１７】
請求項３に係る発明は、前記目的を達成するために、開口したノズル孔の表面及び内面に陽極酸化法によりＳｉＯ２層を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【００１８】
請求項３に係る発明によれば、開口したノズル孔の表面及び内面に陽極酸化法によりＳｉＯ２層が形成される。陽極酸化法を用いることにより、常温でＳｉＯ２層を形成することができ、熱に弱い液体吐出手段を形成した後であっても、ノズル孔の表面及び内面にＳｉＯ２層を形成することができる。また、陽極酸化法を用いることにより、Ｓｉが露出した内面にのみ選択的かつ均一にＳｉＯ２層を形成することができる。さらに、ノズル内面のインク濡れ性を向上させることができる。
【００１９】
請求項４に係る発明は、前記目的を達成するために、前記ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層の厚さが、３６μｍ±０．５μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載の液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【００２０】
請求項４に係る発明によれば、ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層の厚さが、３６μｍ±０．５μｍで形成される。ＳＯＩ基板は、最終的に表面Ｓｉ層のみが残されてノズルプレートとなる。したがって、ノズルプレートの厚さが３６μｍ±０．５μｍで形成される。本発明では、このような薄いノズルプレートであっても、接着剤を用いることなく、流路基板に接合することができる。
【００２１】
請求項５に係る発明は、前記目的を達成するために、ＫＯＨによる異方性エッチングで前記ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層にノズル孔を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一に記載の液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【００２２】
本発明によれば、ＫＯＨによる異方性エッチングによりＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層にノズル孔が形成される。ＫＯＨによる異方性エッチングによりＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層にノズル孔を形成することにより、ＳｉＯ２層に達したところでエッチングを終了させることができる。
【００２３】
請求項６に係る発明は、前記目的を達成するために、表面にＳｉＯ２層が形成された流路基板と、前記流路基板上に設けられた液体吐出手段と、前記流路基板に直接接合されたノズルプレートであって、Ｓｉによって厚さ３６μｍ±０．５μｍに形成され、表面及びノズル孔の内面にＳｉＯ２層が形成されたノズルプレートと、からなることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００２４】
請求項６に係る発明によれば、Ｓｉによって厚さ３６μｍ±０．５μｍに形成されたノズルプレートが、流路基板に直接接合されて液体吐出ヘッドが形成される。ノズルプレートが流路基板に直接接合されているため、接着剤がノズル内部に食みだしてノズルの精度を低下させたり、接着剤がノズル内部の液体に悪影響を及ぼしたりするのを防止することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、製造された液体吐出ヘッドのノズル近傍の精度を維持しつつ、ノズル内面の耐アルカリ性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面に従って本発明に係る液体吐出ヘッド及びその製造方法の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２７】
〔インクジェットヘッドの構成〕
まず、本発明に係る液体吐出ヘッドの一実施形態であるインクジェットヘッドの構成について説明する。
【００２８】
図１は、本発明が適用されたインクジェットヘッドの要部の構成を示す断面図である。
【００２９】
同図に示すように、本実施の形態のインクジェットヘッド１０は、ノズルプレート２０、流路基板３０、圧電アクチュエータ４０が順に積層されて構成されている。
【００３０】
ノズルプレート２０は、Ｓｉによって形成されており、流路基板３０の下面に直接接合されている。このノズルプレート２０には、インクの吐出口となるノズル孔２２が多数規則的に配置されて形成されている（図１では１つのみ図示）。
【００３１】
なお、このノズルプレート２０は、ＳＯＩ基板から形成され、３０〜１００μｍ程度の厚さで形成される。本例では３６μｍ±０．５μｍの厚さで形成される。
【００３２】
また、このノズルプレート２０の表面及びノズル孔２２の内面には、耐インク膜として、ＳｉＯ２層２４が形成されている。
【００３３】
なお、本例ではノズル孔２２の形状をテーパ状としているが、ノズル孔２２の形状は、これに限らず、円筒状（ストレート状）やラッパ状等とすることもできる。
【００３４】
流路基板３０は、所定厚さ（６００〜７００μｍ程度）のＳｉ基板で形成されており、その表面には耐インク膜として、所定圧さ（数μｍ程度）のＳｉＯ２層３２が形成されている。この流路基板３０には、ノズルプレート２０に形成されたノズル孔２２に対応して、多数の圧力室３４が形成されている。
【００３５】
圧力室３４は、ノズル孔２２から吐出するインクが充填される空間部であり、それぞれ対応するノズル孔２２に連通されている。なお、図示されていないが、インクジェットヘッド１０には、各圧力室３４に連通する共通流路が設けられており、この共通流路から各圧力室３４に対してインクが分配供給される。
【００３６】
圧電アクチュエータ４０は、インク吐出手段として機能し、主として、振動板４２と圧電素子４４とで構成されている。
【００３７】
振動板４２は、流路基板３０の上に配置されており、Ｓｉ基板４２Ａと、その上面及び下面に形成されたＳｉＯ２層４２Ｂ、４２Ｃとで構成されている。この振動板４２は、複数の圧力室３４にまたがって形成されており、各圧力室３４の天井面を構成する。また、この振動板４２を構成する上面側のＳｉＯ２層４２Ｃは、圧電素子４４との間で絶縁層として機能する。
【００３８】
圧電素子４４は、振動板４２の上に配置されており、各圧力室３４に対向する位置に配置されている。すなわち、圧電素子４４は各圧力室３４に一対一で対応して設けられている。
【００３９】
圧電素子４４は、下部電極４４Ｂと、圧電体４４Ａと、上部電極４４Ｃとで構成されており、圧電体４４Ａが下部電極４４Ｂと上部電極４４Ｃとの間に挟まれた構造になっている。
【００４０】
圧電体４４Ａは、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で構成され、下部電極４４Ｂ及び上部電極４４Ｃは、白金（Ｐｔ）又はイリジウム（Ｉｒ）で構成される。
【００４１】
なお、圧電体４４Ａを構成する圧電材料は、本例のものに限定されるものではなく、この他、たとえば、チタン酸バリウム等の他の圧電材料を用いることもできる。
【００４２】
また、下部電極４４Ｂ及び上部電極４４Ｃを構成する電極材料についても、本例のものに限定されるものではなく、この他、たとえば、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）等を適用することもできる。
【００４３】
また、下部電極４４Ｂ及び上部電極４４Ｃのいずれか一方の電極を個別電極（アドレス電極）とし、他方の電極を共通電極（グランド電極）とすることができる。この場合、下部電極４４Ｂ及び上部電極４４Ｃの間に配置される圧電体４４Ａの分極方向（配向方向）に応じて、個別電極にプラス電圧を印加しても、分極方向と同方向の電界が印加されるように構成することが好ましい。これにより、駆動ＩＣや電源のコスト低減を図ることができる。特に、スパッタ法で圧電体４４Ａが形成される場合には、下部電極４４Ｂから上部電極４４Ｃに向かう方向が圧電体４４Ａの分極方向となるため、下部電極４４Ｂを個別電極とすることが好ましい。
【００４４】
また、絶縁層として機能する振動板４２の上面側のＳｉＯ２層４２Ｃは、シリコン炭窒化層（ＳｉＣＮ層）、酸化ジルコニウム層（ＺｒＯ２層）、シリコン酸窒化層（ＳｉＯＮ層）などで構成されていてもよい。これらの中でも、安価でプロセスが容易なことから、Ｓｉ基板４２Ａを熱酸化して得られるＳｉＯ２層が好ましい。このように振動板４２を構成するＳｉ基板４２Ａと下部電極４４Ｂとの間に絶縁層を配置することにより、複数の下部電極間での電流リークを抑えることができ、電気的クロストークや消費電力の増大を防止することができる。
【００４５】
以上のように構成された本実施の形態のインクジェットヘッド１０は、下部電極４４Ｂと上部電極４４Ｃと間に挟まれた圧電体４４Ａに所定の電界を印加すると、圧電体４４Ａが変位し、その圧電体４４Ａの変位に応じて振動板４２が変形する。そして、振動板４２が変形することにより、圧力室３４内のインクが加圧され、圧力室３４に連通されたノズル孔２２からインク滴が吐出される。
【００４６】
〔インクジェットヘッドの製造方法〕
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例としてインクジェットヘッド１０の製造方法について説明する。
【００４７】
図２は、本実施の形態のインクジェットヘッド１０の製造工程の一例を示したフローチャートである。
【００４８】
まず、図３（ａ）に示すように、流路基板３０を形成する（ステップＳ１）。流路基板３０は、Ｓｉ基板で形成され、このＳｉ基板に圧力室３４や流路が形成されて構成される。流路基板３０の厚さは、単体でハンドリング可能な厚さで形成され、たとえば、６００〜７００μｍ程度に形成される。
【００４９】
次に、図３（ｂ）に示すように、流路基板３０の表面に耐インク膜となるＳｉＯ２層３２を形成する（ステップＳ２）。ＳｉＯ２層３２は、Ｓｉ基板からなる流路基板３０を熱酸化して形成される。
【００５０】
次に、図４（ａ）に示すように、ノズルプレート用にＳＯＩ基板５０を用意する（ステップＳ３）。
【００５１】
ＳＯＩ基板５０は、Ｓｉ基板５０Ａと表面Ｓｉ層５０Ｃの間にＳｉＯ２層５０Ｂを挿入した構造の基板である。以後、本明細書では、Ｓｉ基板をハンドル層５０Ａ、ＳｉＯ２層をＢＯＸ層５０Ｂ、表面Ｓｉ層をＳＯＩ層５０Ｃと呼ぶ。
【００５２】
後述するように、ノズルプレート２０は、このＳＯＩ基板５０のＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃによって形成される。したがって、ＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃは、ノズルプレート２０の厚さに対応し、３０μｍ〜１００μｍ程度に形成される。
【００５３】
なお、本例において、ＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃは、Ｐ型Ｓｉ単結晶（比抵抗２０Ω・ｃｍ）で形成され、厚さ３６μｍ±０．５μｍで形成される。
【００５４】
また、ＳＯＩ基板５０は、全体として、単体でハンドリング可能な厚さをもって形成される。
【００５５】
次に、図４（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板５０のＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃ上にエッチングマスクとなるＳｉＯ２マスク層５０Ｄを形成する（ステップＳ４）。
【００５６】
次に、図４（ｃ）に示すように、ＳｉＯ２マスク層５０Ｄにノズル開口に対応するマスク開口５２を形成する（ステップＳ５）。この処理は、次のように行われる。まず、ＳｉＯ２マスク層５０Ｄにノズル開口に対応するレジストパターンを形成する。レジストパターンは、たとえば、フォトリソにより形成する。次に、レジストパターンが形成されたＳｉＯ２マスク層５０Ｄをエッチングして、ノズル孔２２に相当するマスク開口５２を形成する。マスク開口５２の形成後、レジストを除去して処理を完了する。
【００５７】
次に、図４（ｄ）に示すように、ＳｉＯ２マスク層５０Ｄに形成されたマスク開口部分をエッチングし、ＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃにノズル孔２２を形成する（ステップＳ６）。
【００５８】
ノズル孔２２の形成方法としては、ドライエッチング、ウェットエッチング等を用いることができる。本例では、ＫＯＨによる異方性エッチングを用いる。この場合、Ｓｉ基板は、（１００）面方位のものを使用する。（１００）面方位のものを使用することにより、エッチングは、ＢＯＸ層（ＳｉＯ２層）５０Ｂに達したところで終了する。
【００５９】
次に、図５（ａ）に示すように、ノズル孔２２が形成されたＳＯＩ基板５０を流路基板３０の下部に直接接合する（ステップＳ７）。
【００６０】
一般に直接接合は、基板に高い熱がかかるため、接着剤等の樹脂層を有する基板では用いることができないが、本例のＳＯＩ基板５０と流路基板３０は、いずれも樹脂層がないので、直接接合により基板同士を接合することができる。
【００６１】
次に、図５（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板５０が接合された流路基板３０上に圧電アクチュエータ４０を形成する（ステップＳ８）。すなわち、流路基板３０の上に振動板４２、圧電素子４４、必要な配線等を形成する。
【００６２】
圧電体等の形成には、たとえば、スパッタを用いることができる。スパッタで形成した圧電体等をエッチングにより所望の形状に加工する。エッチングは、通常、冷却のため、チャンバ内で基板の下部からヘリウムガスをかけながら行われる。このため、基板に貫通した孔が開いていると、その孔からヘリウムガスがリークするという問題が発生する。しかしながら、本例の流路基板３０は、図５（ｂ）に示すように、下面に接合されたＳＯＩ基板５０によって、孔が完全に閉塞された状態にあるため、下部から供給されるヘリウムガスが上部にリークすることはない。したがって、特にリーク対策等を行わずに、スパッタとエッチングを用いて圧電体等を形成することができる。
【００６３】
なお、このように形成された圧電アクチュエータ４０は高温に弱いため、以下のプロセスでは、高温（たとえば、２５０℃以上）が必要となる手法は用いることができない。
【００６４】
次に、図６（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板５０のハンドル層（Ｓｉ基板）５０Ａを除去する（ステップＳ９）。ハンドル層（Ｓｉ基板）５０Ａを除去する方法としては、たとえば、機械研磨やドライエッチング、ウェットエッチング等を用いることができる。これにより、ＢＯＸ層（ＳｉＯ２層）５０Ｂが露出する。
【００６５】
なお、ＳＯＩ基板５０は、十分な厚さを有する流路基板３０に接合されているため、機械研磨等を用いても、基板を破損させることなく、ハンドル層５０Ａを除去することができる。
【００６６】
次に、図６（ｂ）に示すように、露出したＢＯＸ層（ＳｉＯ２層）５０Ｂを除去する（ステップＳ１０）。ＢＯＸ層（ＳｉＯ２層）５０Ｂを除去する方法としては、ドライエッチングやウェットエッチング等を用いることができる。これにより、ＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃが露出し、ノズル孔２２が開口する。この際、ＳｉとＳｉＯ２とで選択比が取れるため、ノズル部の精度が低下することなく、高精度なノズル孔２２を形成することができる。
【００６７】
その一方で本工程があることにより、あらかじめノズル孔２２の内面に耐インク膜としてのＳｉＯ２層を形成しておくことができない。すなわち、あらかじめノズル孔２２の内面にＳｉＯ２層を形成しておくと、ＢＯＸ層除去との選択比が必要になるため、あらかじめノズル孔２２の内面にＳｉＯ２層を形成しておくことができない（あらかじめノズル孔２２の内面にＳｉＯ２層を形成しておくと、本工程であらかじめ形成しておいたＳｉＯ２層もＢＯＸ層と共に除去されてしまう。）。
【００６８】
このように本工程でＢＯＸ層（ＳｉＯ２層）５０Ｂを除去することにより、流路基板３０の下部にＳｉ製のノズルプレート２０が形成される。すなわち、本工程で流路基板３０の下部には、ＳＯＩ基板５０のＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃのみが残り、このＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃが、インクジェットヘッド１０のノズルプレート２０を構成する。
【００６９】
次に、図６（ｃ）に示すように、ノズルプレート２０（＝露出したＳＯＩ基板５０のＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃ）の表面、及び、そのノズルプレート２０の表面に開口したノズル孔２２の内面に耐インク膜としてのＳｉＯ２層２４を形成する（ステップＳ１１）。本例では、このＳｉＯ２層２４を陽極酸化法により形成する。
【００７０】
ここで、陽極酸化法は、次のステップで行われる。
【００７１】
まず、ノズルプレート２０（＝露出したＳＯＩ基板５０のＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃ）の表面に陽極酸化用治具を取り付ける。
【００７２】
陽極酸化用治具１００は、図７に示すように、主として、ノズルプレート２０に接触する第１電極1０２と、その第１電極１０２が電解液と接触するのを防止するシール部材１０４と、第１電極１０２とは絶縁され、電解液と接触する第２電極１０６と、第１電極１０２と第２電極１０６を絶縁する絶縁部材１０８とで構成される。第２電極１０６には、たとえば、白金（Ｐｔ）を用いる。
【００７３】
次に、陽極酸化用治具１００が取り付けられたインクジェットヘッド１０のインク流路に電解液を流す。電解液としては、たとえば、０．０４ｍｏｌ／Ｌの硝酸カリウムを含んだ無水エチレングリコール等が用いられる。
【００７４】
次に、陽極酸化用治具１００の第１電極１０２を電源１１０のプラス極、第２電極１０６を電源１１０のマイナス極に接続する。そして、その第１電極１０２と第２電極１０６との間に電流を流す。
【００７５】
ここで、電流の制御方法としては、図８に示すように、定電流法と定電圧法を組み合わせることが好ましい。すなわち、最初に定電流法を実施し、電圧値が規定値に達したところで定電圧法に移行することが好ましい。この際、定電流法では、たとえば、電流密度を３ｍＡ／ｃｍ２に設定し、次の定電圧法で最終電流密度が０．３ｍＡ／ｃｍ２以下（初期設定値の１／１０以下）になるまで陽極酸化を続ける（最終電流密度が小さくなれば、小さくなるほど、緻密な膜を形成することができる。）。
【００７６】
これにより、ノズルプレート２０の表面、及び、ノズル孔内面のＳｉが露出していた部分にのみ５０ｎｍ程度の陽極酸化膜が形成される。
【００７７】
本方法によれば、常温でＳｉＯ２層を形成することができるので、その形成過程で熱に弱い圧電アクチュエータ４０を損傷させるおそれがない。
【００７８】
また、Ｓｉが露出していた部分にのみ選択的かつ均一にＳｉＯ２層を形成することができる。
【００７９】
また、このようにノズル孔２２の内面にＳｉＯ２層を形成することにより、インク濡れ性を向上させることができる。
【００８０】
以上一連の工程で本実施の形態のインクジェットヘッド１０が製造される。
【００８１】
このように製造されたインクジェットヘッド１０は、接着剤を用いずにノズルプレート２０が流路基板３０に直接接合されているので、接着剤がノズル孔内部にはみ出てノズル孔の精度を低下させたり、接着剤がインクに悪影響を及ぼしたりすることがない。
【００８２】
また、ノズル孔２２の形成に際して、ＳＯＩ基板５０のＢＯＸ層（ＳｉＯ２層）５０Ｂを除去する際、ＳｉとＳｉＯ２の選択比を取れるため、ノズル孔２２を高精度に形成することができる。
【００８３】
また、ノズルの表面及び内面にＳｉＯ２層が形成されるため、耐インク性を確保することができる。
【００８４】
なお、本実施の形態では、説明の都合上、最初に流路基板３０の加工、形成を行っているが、流路基板３０は、ＳＯＩ基板５０に接合する間に用意されていればよい。
【００８５】
なお、本実施の形態では、ノズルプレート２０を構成するＳＯＩ基板５０のＳＯＩ層（表面Ｓｉ層）５０Ｃの厚さを３６μｍ±０．５μｍとしているが、ＳＯＩ層５０Ｃの厚さは、ノズル孔２２の形成方法、及び、ノズルのサイズ（インク入り側の開口サイズとインク吐出側の開口サイズ）によって決定される。
【００８６】
すなわち、たとえば、本実施の形態のように、ノズル孔２２をＫＯＨによる異方性エッチングで形成すると、ノズル内面がノズル表面（吐出面：ノズルプレートの表面）に対して５４．７度の角度に固定されて形成される（（１００）面方位のＳｉ基板の場合）。したがって、インク入り側の開口サイズとインク吐出側の開口サイズが決まると、自動的にＳＯＩ層５０Ｃの厚さが決定される。
【００８７】
通常、ノズルのインク入り側の開口サイズは、流路のサイズによって決まるので、インク吐出側の開口サイズは、ＳＯＩ層５０Ｃの厚さで対応することとなる。その結果、本例では、ＳＯＩ層５０Ｃの厚さが、３６μｍ±０．５μｍとされている。
【００８８】
そして、このように極薄いノズルプレートは、単体ではハンドリングできず、結果として、ＳＯＩ基板を用いて製造することが有効に作用する。
【００８９】
〔インクジェット記録装置〕
次に、本発明に係るインクジェットヘッド１０が用いられるインクジェット記録装置について説明する。
【００９０】
図９は、インクジェット記録装置の概略を示す全体構成図である。
【００９１】
同図に示すように、このインクジェット記録装置１１１は、インクの色ごとに設けられた複数のインクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙを有する印字部１１２と、各インクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１１４と、記録紙１１６を供給する給紙部１１８と、記録紙１１６のカールを除去するデカール処理部１２０と、前記印字部１１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１１６の平面性を保持しながら記録紙１１６を搬送する吸着ベルト搬送部１２２と、印字部１１２による印字結果を読み取る印字検出部１２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部１２６と、を備えている。
【００９２】
各インクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙは、図１に示したインクジェットヘッド１０にそれぞれ相当するものである。
【００９３】
なお、図９では、給紙部１１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。
【００９４】
また、ロール紙のマガジンに代えて、又は、これと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
【００９５】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図９のように、裁断用のカッター１２８が設けられ、ロール紙は、このカッター１２８によって所望のサイズに切断される。
【００９６】
カッター１２８は、記録紙１１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃１２８Ａと、該固定刃１２８Ａに沿って移動する丸刃１２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃１２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃１２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター１２８は不要である。
【００９７】
複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。
【００９８】
給紙部１１８から送り出される記録紙１１６は、マガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部１２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム１３０で記録紙１１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
【００９９】
デカール処理後、カットされた記録紙１１６は、吸着ベルト搬送部１２２へと送られる。吸着ベルト搬送部１２２は、ローラー１３１、１３２間に無端状のベルト１３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１１２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する部分が平面をなすように構成されている。
【０１００】
ベルト１３３は、記録紙１１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１０に示したとおり、ローラー１３１、１３２間に掛け渡されたベルト１３３の内側において印字部１１２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー１３４が設けられており、この吸着チャンバー１３４をファン１３５で吸引して負圧にすることによってベルト１３３上の記録紙１１６が吸着保持される。
【０１０１】
ベルト１３３が巻かれているローラー１３１、１３２の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト１３３は図１０において、時計回り方向に駆動され、ベルト１３３上に保持された記録紙１１６は、図１０の左から右へと搬送される。
【０１０２】
縁無しプリント等を印字するとベルト１３３上にもインクが付着するので、ベルト１３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部１３６が設けられている。ベルト清掃部１３６の構成について詳細は図示しないが、たとえば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。
【０１０３】
なお、吸着ベルト搬送部１２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。従って、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【０１０４】
吸着ベルト搬送部１２２により形成される用紙搬送路上において印字部１１２の上流側には、加熱ファン１４０が設けられている。加熱ファン１４０は、印字前の記録紙１１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１１６を加熱する。印字直前に記録紙１１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
【０１０５】
印字部１１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている。
【０１０６】
印字部１１２を構成する各インクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙは、図１０に示すように、本インクジェット記録装置１１１が対象とする最大サイズの記録紙１１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。
【０１０７】
記録紙１１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図９、１０の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応したインクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙが配置されている。記録紙１１６を搬送しながら、各インクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより、記録紙１１６上にカラー画像が形成される。
【０１０８】
このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドが、インク色ごとに設けられてなる印字部１１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１１６と印字部１１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１１６の全面に画像を記録することができる。これにより、インクジェットヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能になり、生産性を向上させることができる。
【０１０９】
なお、本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては、本例のものに限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。たとえば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加することもできる。
【０１１０】
図９に示すように、インク貯蔵／装填部１１４は、各インクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有しており、各タンクは、図示しない管路を介して各インクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙと連通されている。
【０１１１】
また、インク貯蔵／装填部１１４は、インク残量が少なくなると、その旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を有するとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
【０１１２】
印字検出部１２４は、印字部１１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、このイメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まり、その他の吐出不良をチェックする手段として機能する。
【０１１３】
本例の印字検出部１２４は、少なくとも各インクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されてなるエリアセンサを用いることもできる。
【０１１４】
印字検出部１２４は、各色のインクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。
【０１１５】
印字検出部１２４の後段には、後乾燥部１４２が設けられている。後乾燥部１４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、たとえば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。
【０１１６】
多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。
【０１１７】
後乾燥部１４２の後段には、加熱・加圧部１４４が設けられている。加熱・加圧部１４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー１４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【０１１８】
このようにして生成されたプリント物は、排紙部１２６から排出される。
【０１１９】
本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは、分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１１１では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部１２６Ａ、１２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）が設けられている。
【０１２０】
なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）１４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター１４８は、排紙部１２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター１４８の構造は、上述した第１のカッター１２８と同様であり、固定刃１４８Ａと丸刃１４８Ｂとから構成されている。
【０１２１】
また、図示を省略したが、本画像の排出部１２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。
【０１２２】
なお、インク色ごとに設けられている各インクジェットヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号１５０によってインクジェットヘッドを示すものとする。
【０１２３】
図１１（ａ）は、インクジェットヘッド１５０の構造例を示す平面透視図である。
【０１２４】
同図に示すように、本例のインクジェットヘッド１５０は、インク滴の吐出口であるノズル孔２２と、各ノズル孔２２に対応する圧力室３２等からなる複数のインク室ユニット（１ノズルに対応した記録素子単位となる液滴吐出素子）１６０を千鳥でマトリクス状（２次元的）に配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。
【０１２５】
なお、記録紙１１６の搬送方向（副走査方向）と略直交する方向（主走査方向）に、記録紙１１６の全幅に対応する長さ以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。たとえば、図１１（ａ）の構成に代えて、図１１（ｂ）に示すように、複数のノズル孔２２が２次元に配列された短尺のヘッドユニット１５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで長尺化し、記録紙１１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。
【０１２６】
各ノズル孔２２に対応して設けられている圧力室３２は、その平面形状が概略正方形となっている。各圧力室３２の略中央部にはそれぞれノズル孔２２が配置されるとともに、それらの隅部には供給インクの流入口（供給口）１５４が設けられている。
【０１２７】
また、圧力室３２の形状は、本例に限定されず、平面形状が四角形（菱形、長方形など）、五角形、六角形その他の多角形、円形、楕円形など、多様な形態があり得る。
【０１２８】
また、ノズル孔２２や供給口１５４の配置も図１１（ａ）、（ｂ）に示す配置に限定されない。
【０１２９】
次に、インクジェット記録装置１１１の制御系について説明する。
【０１３０】
図１２は、インクジェット記録装置１１１の制御系を示す要部ブロック図である。
【０１３１】
インクジェット記録装置１１１は、通信インターフェース１７０、システムコントローラ１７２、画像メモリ１７４、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８、プリント制御部１８０、画像バッファメモリ１８２、ヘッドドライバ１８４等を備えている。
【０１３２】
通信インターフェース１７０は、ホストコンピュータ１８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース１７０にはシリアルインターフェースやパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。
【０１３３】
ホストコンピュータ１８６から送出された画像データは通信インターフェース１７０を介してインクジェット記録装置１１１に取り込まれ、一旦画像メモリ１７４に記憶される。画像メモリ１７４は、通信インターフェース１７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ１７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ１７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。
【０１３４】
システムコントローラ１７２は、通信インターフェース１７０、画像メモリ１７４、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ１７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、ホストコンピュータ１８６との間の通信制御、画像メモリ１７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ１８８やヒータ１８９を制御する制御信号を生成する。
【０１３５】
モータドライバ１７６は、システムコントローラ１７２からの指示に従ってモータ１８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ１７８は、システムコントローラ１７２からの指示に従って後乾燥部１４２その他各部のヒータ１８９を駆動するドライバである。
【０１３６】
プリント制御部１８０は、システムコントローラ１７２の制御に従い、画像メモリ１７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号（ドットデータ）をヘッドドライバ１８４に供給する制御部である。プリント制御部１８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ１８４を介してインクジェットヘッド１５０のインク滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。
【０１３７】
プリント制御部１８０には画像バッファメモリ１８２が備えられており、プリント制御部１８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ１８２に一時的に格納される。なお、図１３において画像バッファメモリ１８２はプリント制御部１８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ１７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部１８０とシステムコントローラ１７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。
【０１３８】
ヘッドドライバ１８４は、プリント制御部１８０から与えられるドットデータに基づいて各色のインクジェットヘッド１５０の圧電素子４４（図１参照）を駆動するための駆動信号を生成し、圧電素子４４に生成した駆動信号を供給する。ヘッドドライバ１８４にはインクジェットヘッド１５０の駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
【０１３９】
印字検出部１２４は、図９で説明したように、ラインセンサを含むブロックであり、記録紙１１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部１８０に提供する。
【０１４０】
プリント制御部１８０は、必要に応じて印字検出部１２４から得られる情報に基づいてインクジェットヘッド１５０に対する各種補正を行う。
【０１４１】
以上、本発明の液体吐出ヘッド及びその製造方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】インクジェットヘッドの要部構成を示した断面図
【図２】インクジェットヘッドの製造工程の一例を示したフローチャート
【図３】流路基板の処理工程をした工程図
【図４】ＳＯＩ基板の処理工程を示した工程図
【図５】ＳＯＩ基板の接合工程及び圧電アクチュエータの形成工程を示した工程図
【図６】ノズルプレートの形成工程を示した工程図
【図７】陽極酸化用治具の要部構成を示した概略図
【図８】陽極酸化法における電源制御の方法の説明図
【図９】インクジェット記録装置の概略を示す全体構成図
【図１０】インクジェット記録装置の印字部周辺を示した要部平面図
【図１１】インクジェットヘッドの構造例を示す平面透視図
【図１２】インクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図
【符号の説明】
【０１４３】
１０…インクジェットヘッド、２０（５０Ｃ）…ノズルプレート、２２…ノズル孔、２４…ＳｉＯ２層、３０…流路基板、３２…ＳｉＯ２層、３４…圧力室、４０…圧電アクチュエータ、４２…振動板、４４…圧電素子、４４Ａ…圧電体、４４Ｂ…下部電極、４４Ｃ…上部電極、５０…ＳＯＩ基板、５０Ａ…Ｓｉ基板（ハンドル層）、５０Ｂ…ＳｉＯ２層（ＢＯＸ層）、５０Ｃ…表面Ｓｉ層（ＳＯＩ層）、５０Ｄ…ＳｉＯ２マスク層、５２…マスク開口、１１１…インクジェット記録装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ基板と表面Ｓｉ層の間にＳｉＯ２層が形成されたＳＯＩ基板を用いた液体吐出ヘッドの製造方法であって、
ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層の上にエッチングマスクとなるＳｉＯ２マスク層を形成する工程と、
前記ＳｉＯ２マスク層にノズル開口に対応するマスク開口を形成する工程と、
前記ＳｉＯ２マスク層に形成された前記マスク開口をエッチングして、前記ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層にノズル孔を形成する工程と、
表面にＳｉＯ２層が形成された流路基板を前記ＳＯＩ基板に直接接合する工程と、
前記流路基板上に液体吐出手段を設ける工程と、
前記ＳＯＩ基板のＳｉ基板を除去して、ＳｉＯ２層を露出させる工程と、
露出した前記ＳＯＩ基板のＳｉＯ２層を除去して、表面Ｓｉ層を露出させ、該表面Ｓｉ層に形成された前記ノズル孔を開口させる工程と、
露出した前記ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層の表面、及び、該表面Ｓｉ層に形成されたノズル孔の内面にＳｉＯ２層を形成する工程と、
からなることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記液体吐出手段は、振動板、圧電体、配線を含み、スパッタにより前記流路基板上に形成することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
開口したノズル孔の表面及び内面に陽極酸化法によりＳｉＯ２層を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層の厚さが、３６μｍ±０．５μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
ＫＯＨによる異方性エッチングで前記ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層にノズル孔を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
表面にＳｉＯ２層が形成された流路基板と、
前記流路基板上に設けられた液体吐出手段と、
前記流路基板に直接接合されたノズルプレートであって、Ｓｉによって厚さ３６μｍ±０．５μｍに形成され、表面及びノズル孔の内面にＳｉＯ２層が形成されたノズルプレートと、
からなることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１】
Ｓｉ基板と表面Ｓｉ層の間にＳｉＯ２層が形成されたＳＯＩ基板を用いた液体吐出ヘッドの製造方法であって、
ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層の上にエッチングマスクとなるＳｉＯ２マスク層を形成する工程と、
前記ＳｉＯ２マスク層にノズル開口に対応するマスク開口を形成する工程と、
前記ＳｉＯ２マスク層に形成された前記マスク開口をエッチングして、前記ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層にノズル孔を形成する工程と、
表面にＳｉＯ２層が形成された流路基板を前記ＳＯＩ基板に直接接合する工程と、
前記流路基板上に液体吐出手段を設ける工程と、
前記ＳＯＩ基板のＳｉ基板を除去して、ＳｉＯ２層を露出させる工程と、
露出した前記ＳＯＩ基板のＳｉＯ２層を除去して、表面Ｓｉ層を露出させ、該表面Ｓｉ層に形成された前記ノズル孔を開口させる工程と、
露出した前記ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層の表面、及び、該表面Ｓｉ層に形成されたノズル孔の内面にＳｉＯ２層を形成する工程と、
からなることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記液体吐出手段は、振動板、圧電体、配線を含み、スパッタにより前記流路基板上に形成することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
開口したノズル孔の表面及び内面に陽極酸化法によりＳｉＯ２層を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層の厚さが、３６μｍ±０．５μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
ＫＯＨによる異方性エッチングで前記ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層にノズル孔を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
表面にＳｉＯ２層が形成された流路基板と、
前記流路基板上に設けられた液体吐出手段と、
前記流路基板に直接接合されたノズルプレートであって、Ｓｉによって厚さ３６μｍ±０．５μｍに形成され、表面及びノズル孔の内面にＳｉＯ２層が形成されたノズルプレートと、
からなることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−８３１４０（Ｐ２００９−８３１４０Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５２４４６（Ｐ２００７−２５２４４６）
【出願日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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