液体噴射ヘッドの製造方法及び液体噴射装置
【課題】異物を容易に除去することで歩留まりを向上した液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】ノズル開口に連通する圧力発生室１２が設けられた流路形成基板１０と、前記流路形成基板１０の一方面側に設けられて前記圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段３００と、前記流路形成基板１０の前記圧力発生手段３００が設けられた面側に接合されて、表面に配線２２０が形成された保護基板３０とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記保護基板３０の前記配線２２０側の面をプラズマエッチングモードのドライエッチングを行い洗浄するドライ洗浄工程と、前記流路形成基板１０の前記圧力発生室１２側の面を洗浄液で洗浄する液体洗浄工程とからなる洗浄工程を具備する。
【解決手段】ノズル開口に連通する圧力発生室１２が設けられた流路形成基板１０と、前記流路形成基板１０の一方面側に設けられて前記圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段３００と、前記流路形成基板１０の前記圧力発生手段３００が設けられた面側に接合されて、表面に配線２２０が形成された保護基板３０とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記保護基板３０の前記配線２２０側の面をプラズマエッチングモードのドライエッチングを行い洗浄するドライ洗浄工程と、前記流路形成基板１０の前記圧力発生室１２側の面を洗浄液で洗浄する液体洗浄工程とからなる洗浄工程を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法及び液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法及びインクジェット式記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、ノズル開口に連通する圧力発生室が形成された流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に形成された圧電素子と、流路形成基板の圧電素子側の面に接合されて圧力発生室の共通のインク室の一部を構成するリザーバ部が設けられたリザーバ形成基板とを具備するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法としては、流路形成基板の一方面側に圧電素子を形成した後、流路形成基板にリザーバ形成基板を接合し、その後、流路形成基板の他方面側から異方性エッチングすることにより圧力発生室を形成する。そして、流路形成基板の圧力発生室が開口する面側にノズル開口が設けられたノズルプレートを接着剤を介して接合する。
【０００４】
また、特許文献１には、流路形成基板を異方性エッチングする際に、エッチング液がリザーバ形成基板上の配線が設けられた面に付着するのを防止するために、リザーバ形成基板の配線が形成された表面に保護フィルムを貼着する構成が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２７２９１３号公報（第１〜５図、第４〜１０頁）
【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、リザーバ形成基板に貼着した保護フィルムを剥がしたとしても、保護フィルムを貼着した接着剤の一部が配線上に残留し、残留した接着剤が異物となって、配線にボンディングワイヤ等の他の配線を接続した際に異物による接続不良が発生してしまうという問題がある。
【０００７】
また、流路形成基板の圧力発生室などの液体流路内に異物が存在すると、ノズルの目詰まりが生じてしまうという問題がある。なお、流路形成基板の液体流路内の異物としては、主にリザーバ形成基板上の接着剤等が付着して異物となっていることが考えられる。
【０００８】
さらに、流路形成基板にノズルプレートを接合する前に、流路形成基板の接合面をプライマ処理等の親水処理を行う場合、流路形成基板の圧力発生室等の液体流路内に異物が存在すると、親水処理によってこの異物が液体流路の隔壁に固着し、インク吐出時などの予期せぬタイミングで異物が剥離してノズルの目詰まりが生じてしまうという問題がある。
【０００９】
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドの製造方法だけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法においても同様に存在する。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑み、異物を容易に除去することで歩留まりを向上した液体噴射ヘッドの製造方法及び液体噴射装置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】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板と、前記流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段と、前記流路形成基板の前記圧力発生手段が設けられた面側に接合されて、表面に配線が形成された保護基板とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記保護基板の前記配線側の面をプラズマエッチングモードのドライエッチングを行い洗浄するドライ洗浄工程と、前記流路形成基板の前記圧力発生室側の面を洗浄液で洗浄する液体洗浄工程とからなる洗浄工程を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる態様では、ドライ洗浄工程で配線上に付着した接着剤等の異物を除去することができ、他の配線の接続不良を防止することができると共に、液体洗浄工程で圧力発生室等の液体流路内の異物を除去することができ、ノズル開口の目詰まりの発生を減少させることができる。
【００１２】
ここで、前記ドライ洗浄工程は、前記液体洗浄工程を行った後に行うことが好ましい。これによれば、ドライ洗浄工程により飛散した異物が圧力発生室等の液体流路内に再付着したとしても、再付着した異物を除去して、異物発生率を減少させることができる。
【００１３】
また、前記洗浄工程を行った後、前記流路形成基板の前記圧力発生室が開口する開口面側に前記ノズル開口が設けられたノズルプレートを接合する工程をさらに具備することが好ましい。これによれば、ノズルプレートを接合する前に異物を除去することで、ノズル開口よりも大きな異物を除去することができる。
【００１４】
また、前記洗浄工程を行った後、前記流路形成基板の少なくとも前記ノズルプレートに接合される領域を親水処理してから、前記ノズルプレートを前記流路形成基板に接着剤を介して接合することが好ましい。これによれば、流路形成基板とノズルプレートとの接合強度を向上することができると共に、親水処理により液体流路内の異物を固着させることがなく、予期せぬタイミングで異物が剥離してノズル開口の目詰まりが発生するのを防止することができる。
【００１５】
また、前記洗浄工程を行う前に、流路形成基板の前記圧力発生室の内面に耐液体性を有する保護膜を形成する工程をさらに具備することが好ましい。これによれば、保護膜によって流路形成基板を液体から保護することができると共に、液体洗浄工程によって保護膜の膜厚が変化することなく、流路形成基板の異物を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ’断面図である。
【００１７】
図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化することにより形成した酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる弾性膜５０が形成されている。
【００１８】
流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４及び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板のリザーバ部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバの一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。なお、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。さらに、各連通路１５は、圧力発生室１２の幅方向両側の隔壁１１を連通部１３側に延設してインク供給路１４と連通部１３との間の空間を区画することで形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２の幅方向の断面積より小さい断面積を有するインク供給路１４と、このインク供給路１４に連通すると共にインク供給路１４の幅方向の断面積よりも大きい断面積を有する連通路１５とからなる複数の隔壁１１により区画されて設けられている。
【００１９】
そして、流路形成基板１０には、これらの圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５からなる液体流路が形成されている。
【００２０】
また、このような流路形成基板１０の液体流路の内面には、耐インク性を有する材料、例えば、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）等の酸化タンタルからなる保護膜１６が設けられている。なお、ここで言う耐インク性とは、アルカリ性のインクに対する耐エッチング性のことである。また、保護膜１６の材料は、酸化タンタルに限定されず、使用するインク（液体）のｐＨ値によっては、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）等を用いてもよい。ただし、酸性の液体を用いる場合には、もちろん耐酸性の保護膜を用いることになる。
【００２１】
また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、本実施形態では、詳しくは後述するが、流路形成基板１０のノズルプレート２０が接合される面に、親水処理を行うことにより第１の親水処理層１７を設け、また、ノズルプレート２０の流路形成基板１０に接合される面に、親水処理を行うことにより第２の親水処理層２２を設け、これら第１の親水処理層１７及び第２の親水処理層２２同士を接着剤２３を介して接着するようにした。
【００２２】
このようなノズルプレート２０の材料としては、例えばガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などが挙げられる。
【００２３】
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）からなる絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、下電極膜６０と、圧電体層７０と、上電極膜８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００のいずれか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。本実施形態では、下電極膜６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００２４】
圧電体層７０は、下電極膜６０上に形成される電気機械変換作用を示す圧電材料からなる。圧電体層７０は、ペロブスカイト構造の結晶膜を用いるのが好ましく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電体材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適である。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ3）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ3）ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3）等を用いることができる。圧電体層７０の厚さについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度に厚く形成する。例えば、本実施形態では、圧電体層７０を１〜２μｍ前後の厚さで形成した。
【００２５】
また、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、インク供給路１４側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５上にまで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。
【００２６】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、下電極膜６０、弾性膜５０及びリード電極９０上には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このリザーバ部３１は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成している。また、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、リザーバ部３１のみをリザーバとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にリザーバと各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。
【００２７】
また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子保持部３２は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。
【００２８】
このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００２９】
また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。
【００３０】
また、保護基板３０上には、所定パターンで形成された接続配線２２０が形成され、この接続配線２２０上には圧電素子３００を駆動するための駆動回路２００が実装されている。駆動回路２００としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、各圧電素子３００から圧電素子保持部３２の外側まで引き出された各リード電極９０の先端部と、駆動回路２００とが駆動配線２１０を介して電気的に接続されている。
【００３１】
また、このような保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、比較的硬質の材料で形成されている。この固定板４２のリザーバ１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００３２】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路２００からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、下電極膜６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００３３】
以下、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図３〜図７を参照して説明する。なお、図３〜図７は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す圧力発生室の幅方向の断面図である。
【００３４】
まず、図３（ａ）に示すように、流路形成基板１０が複数一体的に形成されるシリコンウェハである流路形成基板用ウェハ１１０の表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる二酸化シリコン膜５１を形成する。次いで、図３（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。次いで、図３（ｃ）に示すように、絶縁体膜５５上の全面に下電極膜６０を形成すると共に、所定形状にパターニングする。この下電極膜６０の材料は、特に限定されないが、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いる場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ない材料であることが望ましい。このため、下電極膜６０の材料としては白金、イリジウム等が好適に用いられる。
【００３５】
次に、図４（ａ）に示すように、下電極膜６０上に圧電体層７０及び上電極膜８０を順次積層形成する。ここで、本実施形態では、有機金属化合物を溶媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成している。なお、圧電体層７０の製造方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Metal-OrganicDecomposition）法、スパッタリング法又はレーザーアブレーション法等のＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法等を用いてもよい。また、上電極膜８０は、導電性の高い金属、例えば、イリジウム（Ｉｒ）等を用いることができる。
【００３６】
次に、図４（ｂ）に示すように、圧電体層７０及び上電極膜８０を同時にパターニングすることで、圧電素子３００を形成する。
【００３７】
次に、リード電極９０を形成する。具体的には、図４（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘ってリード電極９０を形成後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介して各圧電素子３００毎にパターニングすることで形成される。
【００３８】
次に、図５（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の圧電素子３００側に、シリコンウェハであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウェハ１３０を接着剤３５を介して接合する。なお、保護基板用ウェハ１３０には、予めリザーバ部３１、圧電素子保持部３２、貫通孔３３及び接続配線２２０が形成されたものを用いている。
【００３９】
次に、図５（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みに薄くする。次いで、図５（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０にマスク膜５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。
【００４０】
そして、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をマスク膜５２を介してＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧電素子３００に対応する圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５等を形成する。このとき、特に図示していないが、実際には、保護基板用ウェハ１３０が同時にエッチングされないようにすると共に、接続配線２２０を保護するために、保護基板用ウェハ１３０の接続配線２２０が設けられた面を、封止フィルムによって保護している。このような封止フィルムとしては、耐アルカリ性（耐エッチング性）を有する材料、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＴＡ（ポリパラフェニレンテレフタルアミド）等が挙げられる。このように封止フィルムを設けることで、保護基板用ウェハ１３０の表面に設けられた接続配線２２０の断線等の不良をより確実に防止することができる。
【００４１】
次に、流路形成基板用ウェハ１１０表面のマスク膜５２を除去し、図６（ｂ）に示すように、液体流路の内面、すなわち、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５の内面に保護膜１６を形成する。なお、保護膜１６は、上述したように、例えば、酸化物又は窒化物等の耐液体性（耐インク性）を有する材料からなり、本実施形態では、五酸化タンタルからなる。また、保護膜１６の形成方法は、特に限定されないが、例えば、ＣＶＤ法によって形成することができる。
【００４２】
次に、流路形成基板用ウェハ１１０と保護基板用ウェハ１３０との接合体を洗浄する（洗浄工程）。本実施形態では、まず、図６（ｃ）に示すように、保護基板用ウェハ１３０の接続配線２２０が設けられた面を、プラズマエッチングモードのドライエッチングを行い洗浄するドライ洗浄工程を行った後、図７（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の圧力発生室１２を含む液体流路側の面を洗浄液で洗浄する液体洗浄工程を行うようにした。
【００４３】
ここで、プラズマエッチングモード（ＰＥモード）のドライエッチングとは、一般的に塩素ガスと酸素ガスとを混合した反応ガス、又はこれに有機系ガスを加えた反応ガスを用いた方法であり、これにより、保護基板用ウェハ１３０の表面の接続配線２２０に付着した異物を除去する。なお、接続配線２２０には、異物として封止フィルムを剥がした際の接着剤が多く付着しており、この接着剤の残留物を主にドライ洗浄工程で除去する。これにより、接続配線２２０に駆動回路２００や外部配線を接続する際に接続不良が発生するのを防止することができる。
【００４４】
また、液体洗浄工程は、液体流路内に付着した異物を洗浄液で除去するものであり、本実施形態では、例えば、エタノールによって異物を除去した後、このエタノールを水洗することで除去し、その後、水分をイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で除去するようにした。この液体洗浄工程によって、液体流路内に付着した異物、特に、プラズマエッチングモードで、飛散して再付着した接着剤などを確実に除去することができる。なお、本実施形態の液体洗浄工程では、図７（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０と保護基板用ウェハ１３０とが接合された接合体を、洗浄槽４００に充填された洗浄液４０１に浸漬することで行った。勿論、液体洗浄工程での洗浄方法は特にこれに限定されず、例えば、流路形成基板用ウェハ１１０の液体流路が設けられた面に洗浄液を噴射するようにしてもよい。
【００４５】
そして、本実施形態では液体洗浄工程をドライ洗浄工程を行った後に行うようにした。これにより、ドライ洗浄工程により飛散して液体流路に再付着した異物を液体洗浄工程により確実に除去することができる。
【００４６】
ここで、複数のウェハ状態の接合体において、本実施形態のようにドライ洗浄工程を行った後、液体洗浄工程を行う洗浄工程と、液体洗浄工程を行った後にドライ洗浄工程を行う洗浄工程とを行い、各洗浄工程での液体流路内の異物の発生率を測定した。この結果を下記表１に示す。なお、液体流路内の異物は、ノズル開口２１の内径（本実施形態では、例えば、１５μｍ）以上のものを異物とし、異物発生率は異物の存在するチップ数を示している。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１に示すように、本実施形態のドライ洗浄工程を行った後に、液体洗浄工程を行うことで、液体洗浄を先に行う場合に比べて、異物の発生を減少させることができる。すなわち、ドライ洗浄工程で飛散した異物が液体流路内に再付着することが考えられ、この再付着した異物を後工程の液体洗浄工程で除去できることが分かる。
【００４９】
なお、本実施形態では、液体洗浄工程をドライ洗浄工程の後に行うようにしたが、液体洗浄工程を行った後にドライ洗浄工程を行っても、接続配線２２０に付着した異物は除去することができる。
【００５０】
ちなみに、流路形成基板用ウェハ１１０の液体流路が設けられた面を、プラズマエッチングモードのドライエッチング（ドライ洗浄工程）で洗浄することも考えられるが、プラズマエッチングモードでは、表面を薄く除去するため、液体流路の表面に設けられた保護膜１６の膜厚が薄くなってしまうため行うことができない。また、保護膜１６を設けていない場合であっても、ドライ洗浄工程によって振動板の膜厚や、液体流路の容積などが変化してしまうため行うことができない。本発明では、液体流路側を液体洗浄することによって、保護膜１６や振動板の膜厚、液体流路の容積などを変化させることなく、液体流路内の異物のみを除去することができる。
【００５１】
次に、図７（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の液体流路が開口する面を親水処理する。親水処理は、ノズルプレート２０と接着する接着剤２３の接着力を向上するためのものであり、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、ＵＶ照射または親水処理剤による処理が例示できる。本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０をプライマ処理することで第１の親水処理層１７を形成した。なお、親水処理は、少なくとも流路形成基板１０のノズルプレート２０が接合される領域に施せばよく、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０をプライマ液に浸漬することで液体流路の内面にも第１の親水処理層１７を形成するようにした。
【００５２】
また、上述した液体洗浄工程は、親水処理を行う前処理としても機能する。すなわち、親水処理する前には、親水処理を行う面の異物を除去する洗浄が必要であるが、本実施形態では、前の洗浄工程によって異物の除去を行っているため、親水処理で洗浄を行う必要がない。もちろん、親水処理を行う前に再度洗浄液による液体洗浄工程を行うようにしてもよい。
【００５３】
また、流路形成基板用ウェハ１１０を親水処理する前に、液体洗浄工程を行うことで、液体流路内に付着した異物を第１の親水処理層１７で覆い、インク吐出時などの予期せぬタイミングで、異物が剥離してノズル詰まりが発生するのを確実に防止することができる。
【００５４】
次に、図７（ｃ）に示すように、ノズルプレート２０を接着剤２３を介して接着する。なお、ノズルプレート２０には、予めノズル開口２１を形成しておくと共に、流路形成基板用ウェハ１１０と接着される面には親水処理を行うことにより第２の親水処理層２２を形成しておく。これにより、流路形成基板用ウェハ１１０とノズルプレート２０との接着強度を向上することができる。
【００５５】
その後は、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０の外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去する。そして、保護基板用ウェハ１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、流路形成基板用ウェハ１１０等を図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０等に分割することによって、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとする。
【００５６】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、流路形成基板１０として、結晶面方位が（１１０）面のシリコン単結晶基板を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、結晶面方位が（１００）面のシリコン単結晶基板を用いるようにしてもよく、また、ＳＯＩ基板、ガラス等の材料を用いるようにしてもよい。
【００５７】
また、上述した実施形態１では、圧力発生手段として、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、薄膜型の圧電素子３００を用いて説明したが、特にこれに限定されず、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電素子や、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子などを使用することができる。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるものなどを使用することができる。
【００５８】
また、上述した実施形態１では、液体洗浄工程において、洗浄液としてエタノール、水洗及びＩＰＡを順次用いて洗浄したが、特にこれに限定されず、異物の種類（接着剤の種類）によって洗浄液を適宜選択すればよい。
【００５９】
また上述した実施形態１のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、液体噴射装置の一例となるインクジェット式記録装置に搭載される。図８は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。図８に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。そして、駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８上を搬送されるようになっている。
【００６０】
なお、図８では、シリアル型の液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を示したが、ラインヘッド型の液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置（ラインプリンタ）にも適用することができる。
【００６１】
なお、上述した実施形態１では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。これらの液体噴射ヘッドを搭載した液体噴射装置は、インクジェット式記録装置のみに限定されずに、インク以外の液体を噴射する液体噴射装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図。
【図２】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図。
【図３】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図。
【図４】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図。
【図５】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図。
【図６】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図。
【図７】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図。
【図８】一実施形態に係る記録装置の概略図。
【符号の説明】
【００６３】
Ｉ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １３ 連通部、 １４ インク供給路、 １５ 連通路、 １６ 保護膜、 １７ 第１の親水処理層、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ３１ リザーバ部、 ３２ 圧電素子保持部、 ４０ コンプライアンス基板、 ６０ 下電極膜、 ７０ 圧電体層、 ８０ 上電極膜、 ９０ リード電極、 １００ リザーバ、 ２００ 駆動回路、 ２１０ 接続配線、 ３００ 圧電素子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法及び液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法及びインクジェット式記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、ノズル開口に連通する圧力発生室が形成された流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に形成された圧電素子と、流路形成基板の圧電素子側の面に接合されて圧力発生室の共通のインク室の一部を構成するリザーバ部が設けられたリザーバ形成基板とを具備するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法としては、流路形成基板の一方面側に圧電素子を形成した後、流路形成基板にリザーバ形成基板を接合し、その後、流路形成基板の他方面側から異方性エッチングすることにより圧力発生室を形成する。そして、流路形成基板の圧力発生室が開口する面側にノズル開口が設けられたノズルプレートを接着剤を介して接合する。
【０００４】
また、特許文献１には、流路形成基板を異方性エッチングする際に、エッチング液がリザーバ形成基板上の配線が設けられた面に付着するのを防止するために、リザーバ形成基板の配線が形成された表面に保護フィルムを貼着する構成が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２７２９１３号公報（第１〜５図、第４〜１０頁）
【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、リザーバ形成基板に貼着した保護フィルムを剥がしたとしても、保護フィルムを貼着した接着剤の一部が配線上に残留し、残留した接着剤が異物となって、配線にボンディングワイヤ等の他の配線を接続した際に異物による接続不良が発生してしまうという問題がある。
【０００７】
また、流路形成基板の圧力発生室などの液体流路内に異物が存在すると、ノズルの目詰まりが生じてしまうという問題がある。なお、流路形成基板の液体流路内の異物としては、主にリザーバ形成基板上の接着剤等が付着して異物となっていることが考えられる。
【０００８】
さらに、流路形成基板にノズルプレートを接合する前に、流路形成基板の接合面をプライマ処理等の親水処理を行う場合、流路形成基板の圧力発生室等の液体流路内に異物が存在すると、親水処理によってこの異物が液体流路の隔壁に固着し、インク吐出時などの予期せぬタイミングで異物が剥離してノズルの目詰まりが生じてしまうという問題がある。
【０００９】
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドの製造方法だけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法においても同様に存在する。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑み、異物を容易に除去することで歩留まりを向上した液体噴射ヘッドの製造方法及び液体噴射装置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】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板と、前記流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段と、前記流路形成基板の前記圧力発生手段が設けられた面側に接合されて、表面に配線が形成された保護基板とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記保護基板の前記配線側の面をプラズマエッチングモードのドライエッチングを行い洗浄するドライ洗浄工程と、前記流路形成基板の前記圧力発生室側の面を洗浄液で洗浄する液体洗浄工程とからなる洗浄工程を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる態様では、ドライ洗浄工程で配線上に付着した接着剤等の異物を除去することができ、他の配線の接続不良を防止することができると共に、液体洗浄工程で圧力発生室等の液体流路内の異物を除去することができ、ノズル開口の目詰まりの発生を減少させることができる。
【００１２】
ここで、前記ドライ洗浄工程は、前記液体洗浄工程を行った後に行うことが好ましい。これによれば、ドライ洗浄工程により飛散した異物が圧力発生室等の液体流路内に再付着したとしても、再付着した異物を除去して、異物発生率を減少させることができる。
【００１３】
また、前記洗浄工程を行った後、前記流路形成基板の前記圧力発生室が開口する開口面側に前記ノズル開口が設けられたノズルプレートを接合する工程をさらに具備することが好ましい。これによれば、ノズルプレートを接合する前に異物を除去することで、ノズル開口よりも大きな異物を除去することができる。
【００１４】
また、前記洗浄工程を行った後、前記流路形成基板の少なくとも前記ノズルプレートに接合される領域を親水処理してから、前記ノズルプレートを前記流路形成基板に接着剤を介して接合することが好ましい。これによれば、流路形成基板とノズルプレートとの接合強度を向上することができると共に、親水処理により液体流路内の異物を固着させることがなく、予期せぬタイミングで異物が剥離してノズル開口の目詰まりが発生するのを防止することができる。
【００１５】
また、前記洗浄工程を行う前に、流路形成基板の前記圧力発生室の内面に耐液体性を有する保護膜を形成する工程をさらに具備することが好ましい。これによれば、保護膜によって流路形成基板を液体から保護することができると共に、液体洗浄工程によって保護膜の膜厚が変化することなく、流路形成基板の異物を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ’断面図である。
【００１７】
図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化することにより形成した酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる弾性膜５０が形成されている。
【００１８】
流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４及び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板のリザーバ部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバの一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。なお、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。さらに、各連通路１５は、圧力発生室１２の幅方向両側の隔壁１１を連通部１３側に延設してインク供給路１４と連通部１３との間の空間を区画することで形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２の幅方向の断面積より小さい断面積を有するインク供給路１４と、このインク供給路１４に連通すると共にインク供給路１４の幅方向の断面積よりも大きい断面積を有する連通路１５とからなる複数の隔壁１１により区画されて設けられている。
【００１９】
そして、流路形成基板１０には、これらの圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５からなる液体流路が形成されている。
【００２０】
また、このような流路形成基板１０の液体流路の内面には、耐インク性を有する材料、例えば、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）等の酸化タンタルからなる保護膜１６が設けられている。なお、ここで言う耐インク性とは、アルカリ性のインクに対する耐エッチング性のことである。また、保護膜１６の材料は、酸化タンタルに限定されず、使用するインク（液体）のｐＨ値によっては、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）等を用いてもよい。ただし、酸性の液体を用いる場合には、もちろん耐酸性の保護膜を用いることになる。
【００２１】
また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、本実施形態では、詳しくは後述するが、流路形成基板１０のノズルプレート２０が接合される面に、親水処理を行うことにより第１の親水処理層１７を設け、また、ノズルプレート２０の流路形成基板１０に接合される面に、親水処理を行うことにより第２の親水処理層２２を設け、これら第１の親水処理層１７及び第２の親水処理層２２同士を接着剤２３を介して接着するようにした。
【００２２】
このようなノズルプレート２０の材料としては、例えばガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などが挙げられる。
【００２３】
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）からなる絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、下電極膜６０と、圧電体層７０と、上電極膜８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００のいずれか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。本実施形態では、下電極膜６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００２４】
圧電体層７０は、下電極膜６０上に形成される電気機械変換作用を示す圧電材料からなる。圧電体層７０は、ペロブスカイト構造の結晶膜を用いるのが好ましく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電体材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適である。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ3）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ3）ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3）等を用いることができる。圧電体層７０の厚さについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度に厚く形成する。例えば、本実施形態では、圧電体層７０を１〜２μｍ前後の厚さで形成した。
【００２５】
また、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、インク供給路１４側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５上にまで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。
【００２６】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、下電極膜６０、弾性膜５０及びリード電極９０上には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このリザーバ部３１は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成している。また、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、リザーバ部３１のみをリザーバとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にリザーバと各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。
【００２７】
また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子保持部３２は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。
【００２８】
このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００２９】
また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。
【００３０】
また、保護基板３０上には、所定パターンで形成された接続配線２２０が形成され、この接続配線２２０上には圧電素子３００を駆動するための駆動回路２００が実装されている。駆動回路２００としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、各圧電素子３００から圧電素子保持部３２の外側まで引き出された各リード電極９０の先端部と、駆動回路２００とが駆動配線２１０を介して電気的に接続されている。
【００３１】
また、このような保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、比較的硬質の材料で形成されている。この固定板４２のリザーバ１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００３２】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路２００からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、下電極膜６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００３３】
以下、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図３〜図７を参照して説明する。なお、図３〜図７は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す圧力発生室の幅方向の断面図である。
【００３４】
まず、図３（ａ）に示すように、流路形成基板１０が複数一体的に形成されるシリコンウェハである流路形成基板用ウェハ１１０の表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる二酸化シリコン膜５１を形成する。次いで、図３（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。次いで、図３（ｃ）に示すように、絶縁体膜５５上の全面に下電極膜６０を形成すると共に、所定形状にパターニングする。この下電極膜６０の材料は、特に限定されないが、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いる場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ない材料であることが望ましい。このため、下電極膜６０の材料としては白金、イリジウム等が好適に用いられる。
【００３５】
次に、図４（ａ）に示すように、下電極膜６０上に圧電体層７０及び上電極膜８０を順次積層形成する。ここで、本実施形態では、有機金属化合物を溶媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成している。なお、圧電体層７０の製造方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Metal-OrganicDecomposition）法、スパッタリング法又はレーザーアブレーション法等のＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法等を用いてもよい。また、上電極膜８０は、導電性の高い金属、例えば、イリジウム（Ｉｒ）等を用いることができる。
【００３６】
次に、図４（ｂ）に示すように、圧電体層７０及び上電極膜８０を同時にパターニングすることで、圧電素子３００を形成する。
【００３７】
次に、リード電極９０を形成する。具体的には、図４（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘ってリード電極９０を形成後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介して各圧電素子３００毎にパターニングすることで形成される。
【００３８】
次に、図５（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の圧電素子３００側に、シリコンウェハであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウェハ１３０を接着剤３５を介して接合する。なお、保護基板用ウェハ１３０には、予めリザーバ部３１、圧電素子保持部３２、貫通孔３３及び接続配線２２０が形成されたものを用いている。
【００３９】
次に、図５（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みに薄くする。次いで、図５（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０にマスク膜５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。
【００４０】
そして、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をマスク膜５２を介してＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧電素子３００に対応する圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５等を形成する。このとき、特に図示していないが、実際には、保護基板用ウェハ１３０が同時にエッチングされないようにすると共に、接続配線２２０を保護するために、保護基板用ウェハ１３０の接続配線２２０が設けられた面を、封止フィルムによって保護している。このような封止フィルムとしては、耐アルカリ性（耐エッチング性）を有する材料、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＴＡ（ポリパラフェニレンテレフタルアミド）等が挙げられる。このように封止フィルムを設けることで、保護基板用ウェハ１３０の表面に設けられた接続配線２２０の断線等の不良をより確実に防止することができる。
【００４１】
次に、流路形成基板用ウェハ１１０表面のマスク膜５２を除去し、図６（ｂ）に示すように、液体流路の内面、すなわち、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５の内面に保護膜１６を形成する。なお、保護膜１６は、上述したように、例えば、酸化物又は窒化物等の耐液体性（耐インク性）を有する材料からなり、本実施形態では、五酸化タンタルからなる。また、保護膜１６の形成方法は、特に限定されないが、例えば、ＣＶＤ法によって形成することができる。
【００４２】
次に、流路形成基板用ウェハ１１０と保護基板用ウェハ１３０との接合体を洗浄する（洗浄工程）。本実施形態では、まず、図６（ｃ）に示すように、保護基板用ウェハ１３０の接続配線２２０が設けられた面を、プラズマエッチングモードのドライエッチングを行い洗浄するドライ洗浄工程を行った後、図７（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の圧力発生室１２を含む液体流路側の面を洗浄液で洗浄する液体洗浄工程を行うようにした。
【００４３】
ここで、プラズマエッチングモード（ＰＥモード）のドライエッチングとは、一般的に塩素ガスと酸素ガスとを混合した反応ガス、又はこれに有機系ガスを加えた反応ガスを用いた方法であり、これにより、保護基板用ウェハ１３０の表面の接続配線２２０に付着した異物を除去する。なお、接続配線２２０には、異物として封止フィルムを剥がした際の接着剤が多く付着しており、この接着剤の残留物を主にドライ洗浄工程で除去する。これにより、接続配線２２０に駆動回路２００や外部配線を接続する際に接続不良が発生するのを防止することができる。
【００４４】
また、液体洗浄工程は、液体流路内に付着した異物を洗浄液で除去するものであり、本実施形態では、例えば、エタノールによって異物を除去した後、このエタノールを水洗することで除去し、その後、水分をイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で除去するようにした。この液体洗浄工程によって、液体流路内に付着した異物、特に、プラズマエッチングモードで、飛散して再付着した接着剤などを確実に除去することができる。なお、本実施形態の液体洗浄工程では、図７（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０と保護基板用ウェハ１３０とが接合された接合体を、洗浄槽４００に充填された洗浄液４０１に浸漬することで行った。勿論、液体洗浄工程での洗浄方法は特にこれに限定されず、例えば、流路形成基板用ウェハ１１０の液体流路が設けられた面に洗浄液を噴射するようにしてもよい。
【００４５】
そして、本実施形態では液体洗浄工程をドライ洗浄工程を行った後に行うようにした。これにより、ドライ洗浄工程により飛散して液体流路に再付着した異物を液体洗浄工程により確実に除去することができる。
【００４６】
ここで、複数のウェハ状態の接合体において、本実施形態のようにドライ洗浄工程を行った後、液体洗浄工程を行う洗浄工程と、液体洗浄工程を行った後にドライ洗浄工程を行う洗浄工程とを行い、各洗浄工程での液体流路内の異物の発生率を測定した。この結果を下記表１に示す。なお、液体流路内の異物は、ノズル開口２１の内径（本実施形態では、例えば、１５μｍ）以上のものを異物とし、異物発生率は異物の存在するチップ数を示している。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１に示すように、本実施形態のドライ洗浄工程を行った後に、液体洗浄工程を行うことで、液体洗浄を先に行う場合に比べて、異物の発生を減少させることができる。すなわち、ドライ洗浄工程で飛散した異物が液体流路内に再付着することが考えられ、この再付着した異物を後工程の液体洗浄工程で除去できることが分かる。
【００４９】
なお、本実施形態では、液体洗浄工程をドライ洗浄工程の後に行うようにしたが、液体洗浄工程を行った後にドライ洗浄工程を行っても、接続配線２２０に付着した異物は除去することができる。
【００５０】
ちなみに、流路形成基板用ウェハ１１０の液体流路が設けられた面を、プラズマエッチングモードのドライエッチング（ドライ洗浄工程）で洗浄することも考えられるが、プラズマエッチングモードでは、表面を薄く除去するため、液体流路の表面に設けられた保護膜１６の膜厚が薄くなってしまうため行うことができない。また、保護膜１６を設けていない場合であっても、ドライ洗浄工程によって振動板の膜厚や、液体流路の容積などが変化してしまうため行うことができない。本発明では、液体流路側を液体洗浄することによって、保護膜１６や振動板の膜厚、液体流路の容積などを変化させることなく、液体流路内の異物のみを除去することができる。
【００５１】
次に、図７（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の液体流路が開口する面を親水処理する。親水処理は、ノズルプレート２０と接着する接着剤２３の接着力を向上するためのものであり、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、ＵＶ照射または親水処理剤による処理が例示できる。本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０をプライマ処理することで第１の親水処理層１７を形成した。なお、親水処理は、少なくとも流路形成基板１０のノズルプレート２０が接合される領域に施せばよく、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０をプライマ液に浸漬することで液体流路の内面にも第１の親水処理層１７を形成するようにした。
【００５２】
また、上述した液体洗浄工程は、親水処理を行う前処理としても機能する。すなわち、親水処理する前には、親水処理を行う面の異物を除去する洗浄が必要であるが、本実施形態では、前の洗浄工程によって異物の除去を行っているため、親水処理で洗浄を行う必要がない。もちろん、親水処理を行う前に再度洗浄液による液体洗浄工程を行うようにしてもよい。
【００５３】
また、流路形成基板用ウェハ１１０を親水処理する前に、液体洗浄工程を行うことで、液体流路内に付着した異物を第１の親水処理層１７で覆い、インク吐出時などの予期せぬタイミングで、異物が剥離してノズル詰まりが発生するのを確実に防止することができる。
【００５４】
次に、図７（ｃ）に示すように、ノズルプレート２０を接着剤２３を介して接着する。なお、ノズルプレート２０には、予めノズル開口２１を形成しておくと共に、流路形成基板用ウェハ１１０と接着される面には親水処理を行うことにより第２の親水処理層２２を形成しておく。これにより、流路形成基板用ウェハ１１０とノズルプレート２０との接着強度を向上することができる。
【００５５】
その後は、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０の外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去する。そして、保護基板用ウェハ１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、流路形成基板用ウェハ１１０等を図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０等に分割することによって、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとする。
【００５６】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、流路形成基板１０として、結晶面方位が（１１０）面のシリコン単結晶基板を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、結晶面方位が（１００）面のシリコン単結晶基板を用いるようにしてもよく、また、ＳＯＩ基板、ガラス等の材料を用いるようにしてもよい。
【００５７】
また、上述した実施形態１では、圧力発生手段として、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、薄膜型の圧電素子３００を用いて説明したが、特にこれに限定されず、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電素子や、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子などを使用することができる。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるものなどを使用することができる。
【００５８】
また、上述した実施形態１では、液体洗浄工程において、洗浄液としてエタノール、水洗及びＩＰＡを順次用いて洗浄したが、特にこれに限定されず、異物の種類（接着剤の種類）によって洗浄液を適宜選択すればよい。
【００５９】
また上述した実施形態１のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、液体噴射装置の一例となるインクジェット式記録装置に搭載される。図８は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。図８に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。そして、駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８上を搬送されるようになっている。
【００６０】
なお、図８では、シリアル型の液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を示したが、ラインヘッド型の液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置（ラインプリンタ）にも適用することができる。
【００６１】
なお、上述した実施形態１では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。これらの液体噴射ヘッドを搭載した液体噴射装置は、インクジェット式記録装置のみに限定されずに、インク以外の液体を噴射する液体噴射装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図。
【図２】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図。
【図３】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図。
【図４】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図。
【図５】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図。
【図６】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図。
【図７】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図。
【図８】一実施形態に係る記録装置の概略図。
【符号の説明】
【００６３】
Ｉ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １３ 連通部、 １４ インク供給路、 １５ 連通路、 １６ 保護膜、 １７ 第１の親水処理層、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ３１ リザーバ部、 ３２ 圧電素子保持部、 ４０ コンプライアンス基板、 ６０ 下電極膜、 ７０ 圧電体層、 ８０ 上電極膜、 ９０ リード電極、 １００ リザーバ、 ２００ 駆動回路、 ２１０ 接続配線、 ３００ 圧電素子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板と、前記流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段と、前記流路形成基板の前記圧力発生手段が設けられた面側に接合されて、表面に配線が形成された保護基板とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記保護基板の前記配線側の面をプラズマエッチングモードのドライエッチングを行い洗浄するドライ洗浄工程と、前記流路形成基板の前記圧力発生室側の面を洗浄液で洗浄する液体洗浄工程とからなる洗浄工程を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記ドライ洗浄工程は、前記液体洗浄工程を行った後に行うことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記洗浄工程を行った後、前記流路形成基板の前記圧力発生室が開口する開口面側に前記ノズル開口が設けられたノズルプレートを接合する工程をさらに具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記洗浄工程を行った後、前記流路形成基板の少なくとも前記ノズルプレートに接合される領域を親水処理してから、前記ノズルプレートを前記流路形成基板に接着剤を介して接合することを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記洗浄工程を行う前に、流路形成基板の前記圧力発生室の内面に耐液体性を有する保護膜を形成する工程をさらに具備することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の製造方法から製造された液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置。
【請求項１】
ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板と、前記流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段と、前記流路形成基板の前記圧力発生手段が設けられた面側に接合されて、表面に配線が形成された保護基板とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記保護基板の前記配線側の面をプラズマエッチングモードのドライエッチングを行い洗浄するドライ洗浄工程と、前記流路形成基板の前記圧力発生室側の面を洗浄液で洗浄する液体洗浄工程とからなる洗浄工程を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記ドライ洗浄工程は、前記液体洗浄工程を行った後に行うことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記洗浄工程を行った後、前記流路形成基板の前記圧力発生室が開口する開口面側に前記ノズル開口が設けられたノズルプレートを接合する工程をさらに具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記洗浄工程を行った後、前記流路形成基板の少なくとも前記ノズルプレートに接合される領域を親水処理してから、前記ノズルプレートを前記流路形成基板に接着剤を介して接合することを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記洗浄工程を行う前に、流路形成基板の前記圧力発生室の内面に耐液体性を有する保護膜を形成する工程をさらに具備することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の製造方法から製造された液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１６０９２３（Ｐ２００９−１６０９２３Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０７１０４（Ｐ２００８−３０７１０４）
【出願日】平成２０年１２月２日（２００８．１２．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２日（２００８．１２．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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