液体噴射ヘッドの製造方法
【課題】製造工程が簡略化され、各構成部材のずれによる噴射特性の低下が低減し、流路形成基板とノズルプレートの材質の違いによる熱膨張率差で生じる変形や剥離が少なく、噴射特性の低下の減少した液体噴射ヘッドの製造方法を得る。
【解決手段】ノズル形成層２０を流路形成基板１０に形成した後に、ノズル形成層２０にノズル開口２１を形成する。その後、圧力発生室１２を形成するので、ノズル開口２１が形成されたノズルプレートを接着する必要がなく、構造が簡単で位置ずれの少ないインクジェット式記録ヘッド１の製造方法を得ることができる。また、ノズル形成層２０および流路形成基板１０の材質が、同じシリコンなので熱膨張差が少なく、温度差による変形や剥離を少なくでき、噴射特性の安定したインクジェット式記録ヘッド１の製造方法を得ることができる。
【解決手段】ノズル形成層２０を流路形成基板１０に形成した後に、ノズル形成層２０にノズル開口２１を形成する。その後、圧力発生室１２を形成するので、ノズル開口２１が形成されたノズルプレートを接着する必要がなく、構造が簡単で位置ずれの少ないインクジェット式記録ヘッド１の製造方法を得ることができる。また、ノズル形成層２０および流路形成基板１０の材質が、同じシリコンなので熱膨張差が少なく、温度差による変形や剥離を少なくでき、噴射特性の安定したインクジェット式記録ヘッド１の製造方法を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特に、インク滴を噴射するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板の表面に圧電素子を形成して、圧電素子の変位によりインク滴を噴射させるインクジェット式記録ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式記録ヘッドとして、ノズルプレートに形成されたノズル開口に連通する圧力発生室の列を少なくとも２列備えた流路形成基板と、この流路形成基板に設けられた圧電素子側に接合され、かつ圧電素子を駆動させる駆動ＩＣが実装される接合基板とを有する構造が知られている。
ノズルプレートおよび流路形成基板の製造方法として、金属板面にプレス等の加工によりノズル開口を形成したノズルプレートと、結晶方位＜１１０＞を有するＳｉ基板に異方性エッチングによりインク流路用の圧力室を形成した流路形成基板とを貼り合わせる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
ノズルプレートの製造方法として、プレス加工以外に、Ｓｉウェハを異方性エッチングして、ノズル開口である穴を明けノズルプレートを形成する方法、あるいはステンレス薄板にＹＡＧレーザ等で穴明け加工して、ノズル開口である穴を明けノズルプレートを形成する方法が知られている（特許文献１参照）。
また、シリコン基板に圧力発生室であるキャビティをエッチングで形成し、シリコン基板の開口面側に、ステンレス材に穴明け加工して複数のインク噴射用ノズルを形成したノズルプレートをエポキシ接着剤を用いて接合する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−５５７３３号公報（４頁、図４）
【特許文献２】特開平６−１４３５９０号公報（３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
流路形成基板、ノズルプレートおよび接合基板を接着剤で貼り合わせているので、工程の煩雑化、貼り合わせ時のずれによる噴射特性の低下を招いている。また、流路形成基板とノズルプレートの材質の違いによる熱膨張率差で、温度差によって変形や剥離が生じ、噴射特性が低下している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
ノズル開口にそれぞれ連通する圧力発生室の列を備えた流路形成基板と、前記圧力発生室に対して振動板を介して設けられた圧電素子と、前記圧電素子を前記振動板とで挟み込む接合基板とを備えた液体噴射ヘッドの製造方法において、シリコン単結晶基板にノズル形成層を形成する工程と、前記ノズル形成層に前記ノズル開口を形成する工程と、前記シリコン単結晶基板をエッチングして、前記圧力発生室を形成する工程とを含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【０００７】
この適用例によれば、ノズル形成層をシリコン単結晶基板に形成した後に、ノズル形成層にノズル開口を形成する。その後、圧力発生室を形成するので、ノズル開口が形成されたノズルプレートを接着する必要がなく、構造が簡単で位置ずれの少ない液体噴射ヘッドの製造方法が得られる。
【０００８】
［適用例２］
上記液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記ノズル形成層が、シリコン層であることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
この適用例では、ノズル形成層と流路形成基板とが同じシリコンなので熱膨張差が少なく、温度差による変形や剥離が少ない、噴射特性の安定した液体噴射ヘッドの製造方法が得られる。
【０００９】
［適用例３］
上記液体噴射ヘッドの製造方法であって、支持用基板に前記振動板および前記圧電素子とを形成する工程と、前記圧電素子を封止する圧電素子保持部を有する前記接合基板を前記振動板に加熱接着する工程と、前記支持用基板を除去する工程とを含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
この適用例では、圧電素子を振動板とで挟み、圧電素子保持部で保持した接合基板が得られる。
【００１０】
［適用例４］
上記液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記流路形成基板と、前記振動板および前記圧電素子を有する前記接合基板との接着工程を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
この適用例では、ノズル開口を備えた流路形成基板と圧電素子および振動板を備えた接合基板を接着するので、ノズル開口が形成されたノズルプレートを接着する必要がなく、構造が簡単で位置ずれの少ない液体噴射ヘッドの製造方法が得られる。
【００１１】
［適用例５］
上記液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記接着工程で接着する接着剤が、エポキシ系接着剤であることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
この適用例では、振動板と流路形成基板とを容易に確実に接着できる液体噴射ヘッドの製造方法が得られる。
【００１２】
［適用例６］
上記液体噴射ヘッドの製造方法であって、シリコン単結晶ウェハに対して前記各工程を実施し、その後、分割することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
この適用例では、ウェハ状態で各部材の位置合わせを行い、その後分割して液体噴射ヘッドを得るので、個々に位置合わせを行う必要がなく、製造の効率のよい、位置ずれの少ない液体噴射ヘッドの製造方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、実施形態に係る液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド１の概略を示す分解斜視図であり、図２（ａ）は、図１の平面図、図２（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１４】
図１において、インクジェット式記録ヘッド１は、流路形成基板１０とノズル形成層２０と接合基板３０とを備えている。流路形成基板１０は、ノズル形成層２０と接合基板３０とに挟まれている。
図１および図２において、流路形成基板１０には、シリコン単結晶基板をその一方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、圧力発生室１２の長手方向外側には、連通部１３が形成され、各圧力発生室１２の長手方向一端部でそれぞれインク供給路１４を介して連通している。インク供給路１４は、流路形成基板１０の接合基板３０側に形成されている。
【００１５】
圧力発生室１２等が形成される流路形成基板１０の厚さは、圧力発生室１２を配設する密度に合わせて最適な厚さを選択することが好ましい。例えば、１インチ当たり１８０個（１８０ｄｐｉ）程度に圧力発生室１２を配置する場合には、流路形成基板１０の厚さは、１８０〜２８０μｍ程度、より望ましくは、２２０μｍ程度とするのが好適である。また、例えば、３６０ｄｐｉ程度と比較的高密度に圧力発生室１２を配置する場合には、流路形成基板１０の厚さは、１００μｍ以下とするのが好ましい。これは、隣接する圧力発生室１２間の隔壁１１の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるからである。
【００１６】
流路形成基板１０の接合基板３０反対側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通するノズル開口２１が形成されたノズル形成層２０が形成されている。
【００１７】
流路形成基板１０と接合基板３０との間には、エッチングストッパ層としての窒化ケイ素層５０と二酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる厚さ１〜２μｍの弾性膜５１と二酸化ジルコニウム層５２とが積層形成されている。
窒化ケイ素層５０と流路形成基板１０との間には、接着層１０００が設けられている。ここで、窒化ケイ素層５０はなくてもよい。
本実施形態では、流路形成基板１０は面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなる。
【００１８】
二酸化ジルコニウム層５２には、白金（Ｐｔ）等の金属やルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ）等の金属酸化物からなる下電極膜６０と、ペロブスカイト構造の圧電体層７０と、Ａｕ、Ｉｒ等の金属からなる上電極膜８０とが形成され、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および上電極膜８０を含む部分をいう。
【００１９】
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、他方の電極および圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされたいずれか一方の電極および圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜６０は圧電素子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。いずれの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。
【００２０】
また、ここでは、圧電素子３００と圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、上述した例では、圧電素子３００の下電極膜６０、窒化ケイ素層５０、弾性膜５１および二酸化ジルコニウム層５２が振動板５３として作用する。
【００２１】
また、このような各圧電素子３００の上電極膜８０には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０がそれぞれ接続されている。このリード電極９０は、各圧電素子３００の長手方向端部近傍から引き出され、流路形成基板１０の端部近傍までそれぞれ延設され、図示しないが、例えば、ワイヤボンディング等により、圧電素子を駆動するための駆動ＩＣ等と接続される。
【００２２】
流路形成基板１０の圧電素子３００側には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態でその空間を密封可能な圧電素子保持部３１を有する接合基板３０が接合され、圧電素子３００はこの圧電素子保持部３１内に形成されている。このような接合基板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。また、接合基板３０には、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１５０の少なくとも一部を構成するリザーバ部３２が設けられ、このリザーバ部３２は、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１５０を構成している。
【００２３】
さらに、接合基板３０には、封止膜４１および固定板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。封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなる。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１５０に対向する領域には、厚さ方向に完全に除去された開口部４３が形成され、リザーバ１５０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。
【００２４】
なお、このようなインクジェット式記録ヘッド１は、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ１５０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、図示しない駆動回路からの記録信号に従い、外部配線を介して圧力発生室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、振動板５３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からインク滴が噴射する。
【００２５】
以下、このような本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド１の製造方法について説明する。
図３に、インクジェット式記録ヘッド１の製造方法を示す斜視図を示した。
インクジェット式記録ヘッド１は、その構成要素が形成された流路形成ウェハ板１００と接合ウェハ基板３０１とを接着層１０００で接合した後に、図中に示した破線で切断等を行い、切り離すことによって得られる。図中の符号５００、５１０、５２０は、切断後に、窒化ケイ素層５０、弾性膜５１および二酸化ジルコニウム層５２となる層を表している。これらの層については、後に説明する。
【００２６】
図４に、流路形成ウェハ板１００の形成工程を、図５〜図７に接合ウェハ基板３０１の形成工程を断面図を用いて示した。図８は、流路形成ウェハ板１００と接合ウェハ基板３０１とを接合してインクジェット式記録ヘッド１を形成する工程を示している。これらの図には１つのインクジェット式記録ヘッド１が形成される部分を抜き出して断面図で示している。
【００２７】
以下に、流路形成ウェハ板１００の形成工程を説明する。
図４（ａ）はシリコン単結晶ウェハ１１０を用意する工程、図４（ｂ）はシリコン単結晶ウェハ１１０にノズル形成層２００を形成する工程、図４（ｃ）はノズル形成層２００にノズル開口２１を形成する工程、図４（ｄ）はシリコン単結晶ウェハ１１０をエッチングして、圧力発生室を形成する工程を示している。
【００２８】
まず、図４（ａ）に示すように、面方位（１１０）のシリコン単結晶ウェハ１１０を用意する。
次に、図４（ｂ）に示すように、シリコン単結晶ウェハ１１０の片面に、熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等により、ポリシリコンからなるノズル形成層２００を形成する。ノズル形成層２００は、厚みが数μｍになるように形成する、例えば、１〜５μｍが好ましい。そして、このノズル形成層２００の表面に酸化膜を形成する。
【００２９】
図４（ｃ）において、ノズル形成層２００にノズル開口２１を形成する前に、シリコン単結晶ウェハ１１０を接合して、シリコン単結晶ウェハ１１０のノズル形成層２００の形成された面に対向する面から水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液で異方性エッチングすることにより、圧力発生室１２、連通部１３およびインク供給路１４を形成する。
ノズル形成層２００の表面に形成された酸化膜がウェットエッチングの進行を停止させるためのエッチングストップ層としての機能を有している。
なお、インク供給路１４は、シリコン単結晶ウェハ１１０を厚さ方向に途中までエッチング（ハーフエッチング）することにより形成されている。なお、ハーフエッチングは、エッチング時間の調整により行われる。
次に、図４（ｄ）において、ノズル形成層２００にノズル開口２１を反応性イオンエッチング、イオンミリング等で開ける。
【００３０】
ここで、異方性エッチングは、シリコン単結晶ウェハ１１０のエッチングレートの違いを利用して行われる。例えば、本実施形態では、シリコン単結晶ウェハ１１０をＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々に侵食されて（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面と、この第１の（１１１）面と約７０度の角度をなし、かつ上記（１１０）面と約３５度の角度をなす第２の（１１１）面とが出現し、（１１０）面のエッチングレートと比較して（１１１）面のエッチングレートが約１／１８０であるという性質を利用して行われる。かかる異方性エッチングにより、二つの第１の（１１１）面と斜めの二つの第２の（１１１）面とで形成される平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行うことができ、圧力発生室１２を高密度に配列することができる。
以上の工程によって、流路形成ウェハ板１００が得られる。
【００３１】
以下に、接合ウェハ基板３０１の形成方法を説明する。
図５（ａ）は支持用基板を用意する工程、図５（ｂ）〜（ｅ）は支持用基板に振動板を形成する工程、図６（ｆ）〜（ｉ）は圧電素子３００を形成する工程、図７（Ｊ）は圧電素子３００を封止する圧電素子保持部３１を有する接合ウェハ基板３０１を振動板５３に加熱接着する工程、図７（ｋ）は支持用基板を除去する工程を示している。
【００３２】
まず、図５（ａ）に示すように、支持用基板としての石英基板４００を用意する。支持用基板としては、後にエッチングで除去できるものが好ましい。
次に、図５（ｂ）に示すように、石英基板４００の片面に窒化ケイ素層５００を形成する。
次に、図５（ｃ）に示すように、窒化ケイ素層５００上に弾性膜５１となる二酸化シリコン層５１０を形成する。
さらに、図５（ｄ）に示すように、二酸化シリコン層５１０上に二酸化ジルコニウム層５２０を形成する。
【００３３】
窒化ケイ素層５００、二酸化シリコン層５１０、二酸化ジルコニウム層５２０形成方法としては、例えば、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法あるいはＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）スパッタ法等が挙げられる。
【００３４】
次に、図５（ｅ）に示すように、二酸化ジルコニウム層５２０上に、スパッタリングにより下電極膜６０を形成する。この下電極膜６０の材料としては、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等が好適である。これは、スパッタリング法やゾル−ゲル法で成膜する後述の圧電体層７００は、成膜後に大気雰囲気下または酸素雰囲気下で６００〜１０００℃程度の温度で焼成して結晶化させる必要があるからである。すなわち、下電極膜６０の材料は、このような高温、酸素雰囲気下で導電性を保持できなければならず、特に、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ないことが望ましく、これらの理由から白金またはイリジウム等が好適である。
窒化ケイ素層５００、二酸化シリコン層５１０、二酸化ジルコニウム層５２０および下電極膜６０は振動板を構成する。
【００３５】
次に、図６（ｆ）に示すように、圧電体層７００を成膜する。この圧電体層７００は、結晶が配向していることが好ましい。例えば、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・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７００を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて形成することにより、結晶が配向している圧電体層７００とした。圧電体層７００の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛系の材料がインクジェット式記録ヘッドに使用する場合には好適である。なお、この圧電体層７００の成膜方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリング法で形成してもよい。
【００３６】
さらに、ゾル−ゲル法またはスパッタリング法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の前駆体膜を形成後、アルカリ水溶液中での高圧処理法にて低温で結晶成長させる方法を用いてもよい。いずれにしても、このように成膜された圧電体層７００は、バルクの圧電体とは異なり結晶が優先配向しており、かつ本実施形態では、圧電体層７００は、結晶が柱状に形成されている。なお、優先配向とは、結晶の配向方向が無秩序ではなく、特定の結晶面がほぼ一定の方向に向いている状態をいう。また、結晶が柱状の薄膜とは、略円柱体の結晶が中心軸を厚さ方向に略一致させた状態で面方向に亘って集合して薄膜を形成している状態をいう。勿論、優先配向した粒状の結晶で形成された薄膜であってもよい。なお、このように薄膜工程で製造された圧電体層の厚さは、一般的に０．２〜５μｍである。
【００３７】
次に、図６（ｇ）に示すように、上電極膜８００を成膜する。上電極膜８００は、導電性の高い材料であればよく、アルミニウム、金、ニッケル、白金、イリジウム等の多くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態では、白金をスパッタリングにより成膜している。
【００３８】
次に、図６（ｈ）に示すように、圧電体層７００および上電極膜８００のみをエッチングして圧電素子３００のパターニングを行う。
【００３９】
次いで、図６（ｉ）に示すように、リード電極９０を形成すると共に圧電素子３００毎にパターニングする。
【００４０】
次に、図７（ｊ）に示すように、石英基板４００の圧電素子３００側に圧電素子３００を封止する圧電素子保持部３１及びリザーバ部３２を有する接合ウェハ基板３０１を加熱接着する。石英基板４００と接合ウェハ基板３０１とを接着する接着剤は、特に限定されないが、本実施形態では、エポキシ系の接着剤を用いており、１４０度程度まで加熱することにより硬化させている。
【００４１】
次いで、図７（ｋ）に示すように、石英基板４００を研磨、エッチング等によって除去する（除去された部分を２点鎖線で示した）。エッチングの場合、窒化ケイ素層５００がエッチングストッパになる。
【００４２】
図７（ｌ）に示すように、連通部１３に対向する領域の窒化ケイ素層５００、二酸化シリコン層５１０、二酸化ジルコニウム層５２０、および下電極膜６０を、例えば、レーザ加工等により除去して孔５０１を形成する。図２（ｂ）に示したように、この孔５０１を介して、連通部１３とリザーバ部３２とが連通し、リザーバ１５０が形成される。
【００４３】
なお、この接合ウェハ基板３０１は、例えば、４００μｍ程度の厚さを有するため、エッチング後も、剛性が保たれている。
以上の工程により、接合ウェハ基板３０１が得られる。
【００４４】
図８に、流路形成ウェハ板１００と接合ウェハ基板３０１とを接着する工程および切り離す工程を断面図で示した。
流路形成ウェハ板１００と接合ウェハ基板３０１との接着は、接着層１０００を必要な場所に塗布した後に行う。接着剤は特に限定されないが、例えば、エポキシ系の接着剤が好ましい。
図３に示したように、インクジェット式記録ヘッド１は、接着された流路形成ウェハ板１００と接合ウェハ基板３０１とを切断し、切り離すことによって得られる。
【００４５】
本実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）ノズル開口２１が形成されたノズル形成層２０を備えた流路形成基板１０と、接合基板３０に設けられた振動板５３とが接着層１０００で接着されているので、ノズル開口２１が形成されたノズルプレートを接着する必要がなく、構造が簡単でノズル開口２１の位置ずれの少ないインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。
【００４６】
（２）ノズル形成層２０および流路形成基板１０の材質が、同じシリコンなので熱膨張差が少なく、温度差による変形や剥離を少なくでき、噴射特性の安定したインクジェット式記録ヘッド１およびその製造方法を得ることができる。
【００４７】
（３）振動板５３と流路形成基板１０とを容易に確実に接着できるインクジェット式記録ヘッド１およびその製造方法が得られる。
【００４８】
（４）ノズル形成層２０をシリコン単結晶ウェハ１１０に形成した後に、ノズル形成層２０にノズル開口２１を形成する。その後、圧力発生室１２を形成するので、ノズル開口２１が形成されたノズルプレートを接着する必要がなく、構造が簡単で位置ずれの少ないインクジェット式記録ヘッド１の製造方法を得ることができる。
【００４９】
（５）圧電素子３００を振動板５３とで挟み、圧電素子保持部３１で保持した接合基板３０を得ることができる。
【００５０】
（６）ノズル開口２１を備えた流路形成基板１０と圧電素子３００および振動板５３を備えた接合基板３０を接着するので、ノズル開口２１が形成されたノズルプレートを接着する必要がなく、構造が簡単で位置ずれの少ないインクジェット式記録ヘッド１の製造方法を得ることができる。
【００５１】
（７）ウェハ状態で各部材の位置合わせを行い、その後分割してインクジェット式記録ヘッド１を得るので、個々に位置合わせを行う必要がなく、製造の効率のよい、位置ずれの少ないインクジェット式記録ヘッド１の製造方法を得ることができる。
【００５２】
以上、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法について説明したが、勿論、本発明は上述の実施形態に限定されるものではないことは言うまでもない。
例えば、上述の実施形態では、接合基板として圧電素子保持部３１を有する接合基板３０を例示したが、接合基板は、駆動ＩＣが実装される基板であれば特に限定されるものではない。
例えば、上述した実施形態では、圧力発生室１２、連通部１３およびインク供給路１４を形成した後に、接合基板３０上にコンプライアンス基板４０を接合したが、特にこれに限定されず、例えば、流路形成基板１０に接合基板３０を接合した際に、同時にコンプライアンス基板４０を接合するようにしてもよい。
【００５３】
また、上述の実施形態では、液体噴射ヘッドとして、印刷媒体に所定の画像や文字を印刷するインクジェット式記録ヘッドを一例として説明したが、勿論、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、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（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機噴射ヘッド等、他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッドの概略を示す分解斜視図。
【図２】（ａ）は、インクジェット式記録ヘッドの部分平面図、（ｂ）は、その断面図。
【図３】インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す斜視図。
【図４】流路形成ウェハ板の形成方法を示す断面図。
【図５】接合ウェハ基板の形成方法を示す断面図。
【図６】接合ウェハ基板の形成方法を示す断面図。
【図７】接合ウェハ基板の形成方法を示す断面図。
【図８】流路形成ウェハ板と接合ウェハ基板とを接着する工程を示す断面図。
【符号の説明】
【００５５】
１…液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド、１０…流路形成基板、１２…圧力発生室、２０…ノズル形成層、２１…ノズル開口、３０…接合基板、３１…圧電素子保持部、５３…振動板、３００…圧電素子、４００…支持用基板としての石英基板、１０００…接着層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特に、インク滴を噴射するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板の表面に圧電素子を形成して、圧電素子の変位によりインク滴を噴射させるインクジェット式記録ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式記録ヘッドとして、ノズルプレートに形成されたノズル開口に連通する圧力発生室の列を少なくとも２列備えた流路形成基板と、この流路形成基板に設けられた圧電素子側に接合され、かつ圧電素子を駆動させる駆動ＩＣが実装される接合基板とを有する構造が知られている。
ノズルプレートおよび流路形成基板の製造方法として、金属板面にプレス等の加工によりノズル開口を形成したノズルプレートと、結晶方位＜１１０＞を有するＳｉ基板に異方性エッチングによりインク流路用の圧力室を形成した流路形成基板とを貼り合わせる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
ノズルプレートの製造方法として、プレス加工以外に、Ｓｉウェハを異方性エッチングして、ノズル開口である穴を明けノズルプレートを形成する方法、あるいはステンレス薄板にＹＡＧレーザ等で穴明け加工して、ノズル開口である穴を明けノズルプレートを形成する方法が知られている（特許文献１参照）。
また、シリコン基板に圧力発生室であるキャビティをエッチングで形成し、シリコン基板の開口面側に、ステンレス材に穴明け加工して複数のインク噴射用ノズルを形成したノズルプレートをエポキシ接着剤を用いて接合する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−５５７３３号公報（４頁、図４）
【特許文献２】特開平６−１４３５９０号公報（３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
流路形成基板、ノズルプレートおよび接合基板を接着剤で貼り合わせているので、工程の煩雑化、貼り合わせ時のずれによる噴射特性の低下を招いている。また、流路形成基板とノズルプレートの材質の違いによる熱膨張率差で、温度差によって変形や剥離が生じ、噴射特性が低下している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
ノズル開口にそれぞれ連通する圧力発生室の列を備えた流路形成基板と、前記圧力発生室に対して振動板を介して設けられた圧電素子と、前記圧電素子を前記振動板とで挟み込む接合基板とを備えた液体噴射ヘッドの製造方法において、シリコン単結晶基板にノズル形成層を形成する工程と、前記ノズル形成層に前記ノズル開口を形成する工程と、前記シリコン単結晶基板をエッチングして、前記圧力発生室を形成する工程とを含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【０００７】
この適用例によれば、ノズル形成層をシリコン単結晶基板に形成した後に、ノズル形成層にノズル開口を形成する。その後、圧力発生室を形成するので、ノズル開口が形成されたノズルプレートを接着する必要がなく、構造が簡単で位置ずれの少ない液体噴射ヘッドの製造方法が得られる。
【０００８】
［適用例２］
上記液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記ノズル形成層が、シリコン層であることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
この適用例では、ノズル形成層と流路形成基板とが同じシリコンなので熱膨張差が少なく、温度差による変形や剥離が少ない、噴射特性の安定した液体噴射ヘッドの製造方法が得られる。
【０００９】
［適用例３］
上記液体噴射ヘッドの製造方法であって、支持用基板に前記振動板および前記圧電素子とを形成する工程と、前記圧電素子を封止する圧電素子保持部を有する前記接合基板を前記振動板に加熱接着する工程と、前記支持用基板を除去する工程とを含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
この適用例では、圧電素子を振動板とで挟み、圧電素子保持部で保持した接合基板が得られる。
【００１０】
［適用例４］
上記液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記流路形成基板と、前記振動板および前記圧電素子を有する前記接合基板との接着工程を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
この適用例では、ノズル開口を備えた流路形成基板と圧電素子および振動板を備えた接合基板を接着するので、ノズル開口が形成されたノズルプレートを接着する必要がなく、構造が簡単で位置ずれの少ない液体噴射ヘッドの製造方法が得られる。
【００１１】
［適用例５］
上記液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記接着工程で接着する接着剤が、エポキシ系接着剤であることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
この適用例では、振動板と流路形成基板とを容易に確実に接着できる液体噴射ヘッドの製造方法が得られる。
【００１２】
［適用例６］
上記液体噴射ヘッドの製造方法であって、シリコン単結晶ウェハに対して前記各工程を実施し、その後、分割することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
この適用例では、ウェハ状態で各部材の位置合わせを行い、その後分割して液体噴射ヘッドを得るので、個々に位置合わせを行う必要がなく、製造の効率のよい、位置ずれの少ない液体噴射ヘッドの製造方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、実施形態に係る液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド１の概略を示す分解斜視図であり、図２（ａ）は、図１の平面図、図２（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１４】
図１において、インクジェット式記録ヘッド１は、流路形成基板１０とノズル形成層２０と接合基板３０とを備えている。流路形成基板１０は、ノズル形成層２０と接合基板３０とに挟まれている。
図１および図２において、流路形成基板１０には、シリコン単結晶基板をその一方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、圧力発生室１２の長手方向外側には、連通部１３が形成され、各圧力発生室１２の長手方向一端部でそれぞれインク供給路１４を介して連通している。インク供給路１４は、流路形成基板１０の接合基板３０側に形成されている。
【００１５】
圧力発生室１２等が形成される流路形成基板１０の厚さは、圧力発生室１２を配設する密度に合わせて最適な厚さを選択することが好ましい。例えば、１インチ当たり１８０個（１８０ｄｐｉ）程度に圧力発生室１２を配置する場合には、流路形成基板１０の厚さは、１８０〜２８０μｍ程度、より望ましくは、２２０μｍ程度とするのが好適である。また、例えば、３６０ｄｐｉ程度と比較的高密度に圧力発生室１２を配置する場合には、流路形成基板１０の厚さは、１００μｍ以下とするのが好ましい。これは、隣接する圧力発生室１２間の隔壁１１の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるからである。
【００１６】
流路形成基板１０の接合基板３０反対側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通するノズル開口２１が形成されたノズル形成層２０が形成されている。
【００１７】
流路形成基板１０と接合基板３０との間には、エッチングストッパ層としての窒化ケイ素層５０と二酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる厚さ１〜２μｍの弾性膜５１と二酸化ジルコニウム層５２とが積層形成されている。
窒化ケイ素層５０と流路形成基板１０との間には、接着層１０００が設けられている。ここで、窒化ケイ素層５０はなくてもよい。
本実施形態では、流路形成基板１０は面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなる。
【００１８】
二酸化ジルコニウム層５２には、白金（Ｐｔ）等の金属やルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ）等の金属酸化物からなる下電極膜６０と、ペロブスカイト構造の圧電体層７０と、Ａｕ、Ｉｒ等の金属からなる上電極膜８０とが形成され、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および上電極膜８０を含む部分をいう。
【００１９】
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、他方の電極および圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされたいずれか一方の電極および圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜６０は圧電素子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。いずれの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。
【００２０】
また、ここでは、圧電素子３００と圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、上述した例では、圧電素子３００の下電極膜６０、窒化ケイ素層５０、弾性膜５１および二酸化ジルコニウム層５２が振動板５３として作用する。
【００２１】
また、このような各圧電素子３００の上電極膜８０には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０がそれぞれ接続されている。このリード電極９０は、各圧電素子３００の長手方向端部近傍から引き出され、流路形成基板１０の端部近傍までそれぞれ延設され、図示しないが、例えば、ワイヤボンディング等により、圧電素子を駆動するための駆動ＩＣ等と接続される。
【００２２】
流路形成基板１０の圧電素子３００側には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態でその空間を密封可能な圧電素子保持部３１を有する接合基板３０が接合され、圧電素子３００はこの圧電素子保持部３１内に形成されている。このような接合基板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。また、接合基板３０には、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１５０の少なくとも一部を構成するリザーバ部３２が設けられ、このリザーバ部３２は、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１５０を構成している。
【００２３】
さらに、接合基板３０には、封止膜４１および固定板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。封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなる。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１５０に対向する領域には、厚さ方向に完全に除去された開口部４３が形成され、リザーバ１５０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。
【００２４】
なお、このようなインクジェット式記録ヘッド１は、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ１５０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、図示しない駆動回路からの記録信号に従い、外部配線を介して圧力発生室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、振動板５３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からインク滴が噴射する。
【００２５】
以下、このような本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド１の製造方法について説明する。
図３に、インクジェット式記録ヘッド１の製造方法を示す斜視図を示した。
インクジェット式記録ヘッド１は、その構成要素が形成された流路形成ウェハ板１００と接合ウェハ基板３０１とを接着層１０００で接合した後に、図中に示した破線で切断等を行い、切り離すことによって得られる。図中の符号５００、５１０、５２０は、切断後に、窒化ケイ素層５０、弾性膜５１および二酸化ジルコニウム層５２となる層を表している。これらの層については、後に説明する。
【００２６】
図４に、流路形成ウェハ板１００の形成工程を、図５〜図７に接合ウェハ基板３０１の形成工程を断面図を用いて示した。図８は、流路形成ウェハ板１００と接合ウェハ基板３０１とを接合してインクジェット式記録ヘッド１を形成する工程を示している。これらの図には１つのインクジェット式記録ヘッド１が形成される部分を抜き出して断面図で示している。
【００２７】
以下に、流路形成ウェハ板１００の形成工程を説明する。
図４（ａ）はシリコン単結晶ウェハ１１０を用意する工程、図４（ｂ）はシリコン単結晶ウェハ１１０にノズル形成層２００を形成する工程、図４（ｃ）はノズル形成層２００にノズル開口２１を形成する工程、図４（ｄ）はシリコン単結晶ウェハ１１０をエッチングして、圧力発生室を形成する工程を示している。
【００２８】
まず、図４（ａ）に示すように、面方位（１１０）のシリコン単結晶ウェハ１１０を用意する。
次に、図４（ｂ）に示すように、シリコン単結晶ウェハ１１０の片面に、熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等により、ポリシリコンからなるノズル形成層２００を形成する。ノズル形成層２００は、厚みが数μｍになるように形成する、例えば、１〜５μｍが好ましい。そして、このノズル形成層２００の表面に酸化膜を形成する。
【００２９】
図４（ｃ）において、ノズル形成層２００にノズル開口２１を形成する前に、シリコン単結晶ウェハ１１０を接合して、シリコン単結晶ウェハ１１０のノズル形成層２００の形成された面に対向する面から水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液で異方性エッチングすることにより、圧力発生室１２、連通部１３およびインク供給路１４を形成する。
ノズル形成層２００の表面に形成された酸化膜がウェットエッチングの進行を停止させるためのエッチングストップ層としての機能を有している。
なお、インク供給路１４は、シリコン単結晶ウェハ１１０を厚さ方向に途中までエッチング（ハーフエッチング）することにより形成されている。なお、ハーフエッチングは、エッチング時間の調整により行われる。
次に、図４（ｄ）において、ノズル形成層２００にノズル開口２１を反応性イオンエッチング、イオンミリング等で開ける。
【００３０】
ここで、異方性エッチングは、シリコン単結晶ウェハ１１０のエッチングレートの違いを利用して行われる。例えば、本実施形態では、シリコン単結晶ウェハ１１０をＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々に侵食されて（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面と、この第１の（１１１）面と約７０度の角度をなし、かつ上記（１１０）面と約３５度の角度をなす第２の（１１１）面とが出現し、（１１０）面のエッチングレートと比較して（１１１）面のエッチングレートが約１／１８０であるという性質を利用して行われる。かかる異方性エッチングにより、二つの第１の（１１１）面と斜めの二つの第２の（１１１）面とで形成される平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行うことができ、圧力発生室１２を高密度に配列することができる。
以上の工程によって、流路形成ウェハ板１００が得られる。
【００３１】
以下に、接合ウェハ基板３０１の形成方法を説明する。
図５（ａ）は支持用基板を用意する工程、図５（ｂ）〜（ｅ）は支持用基板に振動板を形成する工程、図６（ｆ）〜（ｉ）は圧電素子３００を形成する工程、図７（Ｊ）は圧電素子３００を封止する圧電素子保持部３１を有する接合ウェハ基板３０１を振動板５３に加熱接着する工程、図７（ｋ）は支持用基板を除去する工程を示している。
【００３２】
まず、図５（ａ）に示すように、支持用基板としての石英基板４００を用意する。支持用基板としては、後にエッチングで除去できるものが好ましい。
次に、図５（ｂ）に示すように、石英基板４００の片面に窒化ケイ素層５００を形成する。
次に、図５（ｃ）に示すように、窒化ケイ素層５００上に弾性膜５１となる二酸化シリコン層５１０を形成する。
さらに、図５（ｄ）に示すように、二酸化シリコン層５１０上に二酸化ジルコニウム層５２０を形成する。
【００３３】
窒化ケイ素層５００、二酸化シリコン層５１０、二酸化ジルコニウム層５２０形成方法としては、例えば、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法あるいはＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）スパッタ法等が挙げられる。
【００３４】
次に、図５（ｅ）に示すように、二酸化ジルコニウム層５２０上に、スパッタリングにより下電極膜６０を形成する。この下電極膜６０の材料としては、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等が好適である。これは、スパッタリング法やゾル−ゲル法で成膜する後述の圧電体層７００は、成膜後に大気雰囲気下または酸素雰囲気下で６００〜１０００℃程度の温度で焼成して結晶化させる必要があるからである。すなわち、下電極膜６０の材料は、このような高温、酸素雰囲気下で導電性を保持できなければならず、特に、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ないことが望ましく、これらの理由から白金またはイリジウム等が好適である。
窒化ケイ素層５００、二酸化シリコン層５１０、二酸化ジルコニウム層５２０および下電極膜６０は振動板を構成する。
【００３５】
次に、図６（ｆ）に示すように、圧電体層７００を成膜する。この圧電体層７００は、結晶が配向していることが好ましい。例えば、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・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７００を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて形成することにより、結晶が配向している圧電体層７００とした。圧電体層７００の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛系の材料がインクジェット式記録ヘッドに使用する場合には好適である。なお、この圧電体層７００の成膜方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリング法で形成してもよい。
【００３６】
さらに、ゾル−ゲル法またはスパッタリング法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の前駆体膜を形成後、アルカリ水溶液中での高圧処理法にて低温で結晶成長させる方法を用いてもよい。いずれにしても、このように成膜された圧電体層７００は、バルクの圧電体とは異なり結晶が優先配向しており、かつ本実施形態では、圧電体層７００は、結晶が柱状に形成されている。なお、優先配向とは、結晶の配向方向が無秩序ではなく、特定の結晶面がほぼ一定の方向に向いている状態をいう。また、結晶が柱状の薄膜とは、略円柱体の結晶が中心軸を厚さ方向に略一致させた状態で面方向に亘って集合して薄膜を形成している状態をいう。勿論、優先配向した粒状の結晶で形成された薄膜であってもよい。なお、このように薄膜工程で製造された圧電体層の厚さは、一般的に０．２〜５μｍである。
【００３７】
次に、図６（ｇ）に示すように、上電極膜８００を成膜する。上電極膜８００は、導電性の高い材料であればよく、アルミニウム、金、ニッケル、白金、イリジウム等の多くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態では、白金をスパッタリングにより成膜している。
【００３８】
次に、図６（ｈ）に示すように、圧電体層７００および上電極膜８００のみをエッチングして圧電素子３００のパターニングを行う。
【００３９】
次いで、図６（ｉ）に示すように、リード電極９０を形成すると共に圧電素子３００毎にパターニングする。
【００４０】
次に、図７（ｊ）に示すように、石英基板４００の圧電素子３００側に圧電素子３００を封止する圧電素子保持部３１及びリザーバ部３２を有する接合ウェハ基板３０１を加熱接着する。石英基板４００と接合ウェハ基板３０１とを接着する接着剤は、特に限定されないが、本実施形態では、エポキシ系の接着剤を用いており、１４０度程度まで加熱することにより硬化させている。
【００４１】
次いで、図７（ｋ）に示すように、石英基板４００を研磨、エッチング等によって除去する（除去された部分を２点鎖線で示した）。エッチングの場合、窒化ケイ素層５００がエッチングストッパになる。
【００４２】
図７（ｌ）に示すように、連通部１３に対向する領域の窒化ケイ素層５００、二酸化シリコン層５１０、二酸化ジルコニウム層５２０、および下電極膜６０を、例えば、レーザ加工等により除去して孔５０１を形成する。図２（ｂ）に示したように、この孔５０１を介して、連通部１３とリザーバ部３２とが連通し、リザーバ１５０が形成される。
【００４３】
なお、この接合ウェハ基板３０１は、例えば、４００μｍ程度の厚さを有するため、エッチング後も、剛性が保たれている。
以上の工程により、接合ウェハ基板３０１が得られる。
【００４４】
図８に、流路形成ウェハ板１００と接合ウェハ基板３０１とを接着する工程および切り離す工程を断面図で示した。
流路形成ウェハ板１００と接合ウェハ基板３０１との接着は、接着層１０００を必要な場所に塗布した後に行う。接着剤は特に限定されないが、例えば、エポキシ系の接着剤が好ましい。
図３に示したように、インクジェット式記録ヘッド１は、接着された流路形成ウェハ板１００と接合ウェハ基板３０１とを切断し、切り離すことによって得られる。
【００４５】
本実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）ノズル開口２１が形成されたノズル形成層２０を備えた流路形成基板１０と、接合基板３０に設けられた振動板５３とが接着層１０００で接着されているので、ノズル開口２１が形成されたノズルプレートを接着する必要がなく、構造が簡単でノズル開口２１の位置ずれの少ないインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。
【００４６】
（２）ノズル形成層２０および流路形成基板１０の材質が、同じシリコンなので熱膨張差が少なく、温度差による変形や剥離を少なくでき、噴射特性の安定したインクジェット式記録ヘッド１およびその製造方法を得ることができる。
【００４７】
（３）振動板５３と流路形成基板１０とを容易に確実に接着できるインクジェット式記録ヘッド１およびその製造方法が得られる。
【００４８】
（４）ノズル形成層２０をシリコン単結晶ウェハ１１０に形成した後に、ノズル形成層２０にノズル開口２１を形成する。その後、圧力発生室１２を形成するので、ノズル開口２１が形成されたノズルプレートを接着する必要がなく、構造が簡単で位置ずれの少ないインクジェット式記録ヘッド１の製造方法を得ることができる。
【００４９】
（５）圧電素子３００を振動板５３とで挟み、圧電素子保持部３１で保持した接合基板３０を得ることができる。
【００５０】
（６）ノズル開口２１を備えた流路形成基板１０と圧電素子３００および振動板５３を備えた接合基板３０を接着するので、ノズル開口２１が形成されたノズルプレートを接着する必要がなく、構造が簡単で位置ずれの少ないインクジェット式記録ヘッド１の製造方法を得ることができる。
【００５１】
（７）ウェハ状態で各部材の位置合わせを行い、その後分割してインクジェット式記録ヘッド１を得るので、個々に位置合わせを行う必要がなく、製造の効率のよい、位置ずれの少ないインクジェット式記録ヘッド１の製造方法を得ることができる。
【００５２】
以上、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法について説明したが、勿論、本発明は上述の実施形態に限定されるものではないことは言うまでもない。
例えば、上述の実施形態では、接合基板として圧電素子保持部３１を有する接合基板３０を例示したが、接合基板は、駆動ＩＣが実装される基板であれば特に限定されるものではない。
例えば、上述した実施形態では、圧力発生室１２、連通部１３およびインク供給路１４を形成した後に、接合基板３０上にコンプライアンス基板４０を接合したが、特にこれに限定されず、例えば、流路形成基板１０に接合基板３０を接合した際に、同時にコンプライアンス基板４０を接合するようにしてもよい。
【００５３】
また、上述の実施形態では、液体噴射ヘッドとして、印刷媒体に所定の画像や文字を印刷するインクジェット式記録ヘッドを一例として説明したが、勿論、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、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（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機噴射ヘッド等、他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッドの概略を示す分解斜視図。
【図２】（ａ）は、インクジェット式記録ヘッドの部分平面図、（ｂ）は、その断面図。
【図３】インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す斜視図。
【図４】流路形成ウェハ板の形成方法を示す断面図。
【図５】接合ウェハ基板の形成方法を示す断面図。
【図６】接合ウェハ基板の形成方法を示す断面図。
【図７】接合ウェハ基板の形成方法を示す断面図。
【図８】流路形成ウェハ板と接合ウェハ基板とを接着する工程を示す断面図。
【符号の説明】
【００５５】
１…液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド、１０…流路形成基板、１２…圧力発生室、２０…ノズル形成層、２１…ノズル開口、３０…接合基板、３１…圧電素子保持部、５３…振動板、３００…圧電素子、４００…支持用基板としての石英基板、１０００…接着層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口にそれぞれ連通する圧力発生室の列を備えた流路形成基板と、前記圧力発生室に対して振動板を介して設けられた圧電素子と、前記圧電素子を前記振動板とで挟み込む接合基板とを備えた液体噴射ヘッドの製造方法において、
シリコン単結晶基板にノズル形成層を形成する工程と、
前記ノズル形成層に前記ノズル開口を形成する工程と、
前記シリコン単結晶基板をエッチングして、前記圧力発生室を形成する工程とを含む
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記ノズル形成層が、シリコン層である
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッドの製造方法において、
支持用基板に前記振動板および前記圧電素子とを形成する工程と、
前記圧電素子を封止する圧電素子保持部を有する前記接合基板を前記振動板に加熱接着する工程と、
前記支持用基板を除去する工程とを含む
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記流路形成基板と、前記振動板および前記圧電素子を有する前記接合基板との接着工程を含む
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記接着工程で接着する接着剤が、エポキシ系接着剤であることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法において、
シリコン単結晶ウェハに対して前記各工程を実施し、その後、分割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１】
ノズル開口にそれぞれ連通する圧力発生室の列を備えた流路形成基板と、前記圧力発生室に対して振動板を介して設けられた圧電素子と、前記圧電素子を前記振動板とで挟み込む接合基板とを備えた液体噴射ヘッドの製造方法において、
シリコン単結晶基板にノズル形成層を形成する工程と、
前記ノズル形成層に前記ノズル開口を形成する工程と、
前記シリコン単結晶基板をエッチングして、前記圧力発生室を形成する工程とを含む
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記ノズル形成層が、シリコン層である
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッドの製造方法において、
支持用基板に前記振動板および前記圧電素子とを形成する工程と、
前記圧電素子を封止する圧電素子保持部を有する前記接合基板を前記振動板に加熱接着する工程と、
前記支持用基板を除去する工程とを含む
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記流路形成基板と、前記振動板および前記圧電素子を有する前記接合基板との接着工程を含む
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記接着工程で接着する接着剤が、エポキシ系接着剤であることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法において、
シリコン単結晶ウェハに対して前記各工程を実施し、その後、分割することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【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２００９−１９０３４９（Ｐ２００９−１９０３４９Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３５６４９（Ｐ２００８−３５６４９）
【出願日】平成２０年２月１８日（２００８．２．１８）
【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８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１８日（２００８．２．１８）
【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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