JP2007253373A - 液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルパターンを高精度に測定することができる、シリコン単結晶基板を用いた高密度の液滴吐出ヘッド用のノズル基板を備えた液滴吐出ヘッドなどを提供する。
【解決手段】液滴を吐出するノズル孔１１と、ノズル孔１１と連通する吐出室２１と、吐出室２１に液を供給する液体供給部２４と、吐出室２１の壁面１ａの一部に形成された振動板２２と、振動板２２と対向配置された個別電極３１とを備え、複数の基板１，２，３を積層してなる液滴吐出ヘッド１０であって、一の基板１に、ノズル孔１１と共にノズル孔１１の孔径または孔長を測定するためのダミーパターンＡ，Ｂが設けられた。このダミーパターンＡ，Ｂは一の基板１の内壁１ａ側に設ける。ダミーパターンＡ，Ｂをノズル孔１１の形状と同形状に形成することができる。また、ダミーパターンＡ，Ｂの孔径をノズル孔の孔径よりも大きく形成することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法に関する。

液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドとしては、例えばインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドが知られている。インクジェットヘッドは、記録時の騒音が極めて小さいこと、高速印字が可能であること、インクの自由度が高く安価な普通紙を使用できることなど、多くの利点を有する。この中でも記録が必要なときにのみインク液滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマンド方式が、記録に不要なインク液滴の回収を必要としないため、現在主流となってきている。このインク・オン・デマンド方式のインクジェットヘッドには、インクを吐出させる方法として、駆動手段に静電気力を利用したものや、圧電振動子や発熱素子等を用いたものがある。

インクジェットヘッドは、一般に、インク滴を吐出させるための複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、このノズル基板に接合されノズル基板との間で上記ノズル孔に連通する吐出室、リザーバ等のインク流路が形成されたキャビティ基板とを備え、駆動部によって吐出室に圧力を加えることにより、選択されたノズル孔よりインク滴を吐出するようになっている。

近年、インクジェットヘッドに対して、印字、画質等の高品位化の要求が強まり、高密度化並びに吐出性能の向上が要求されている。このため、インクジェットヘッドのノズル部に関して、様々な工夫、提案がなされている。
このようなインクジェットヘッドにおいて、インク吐出特性を改善するためには、ノズル部の流路抵抗を調整し、最適なノズル長さになるように、基板の厚さを調整することが望ましい。

このようなノズル基板を作製する場合、シリコン基材の一方の面からＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）放電を用いた異方性ドライエッチングを施し、内径の異なる第１の凹部（噴射口部分となる小径凹部）と第２の凹部（導入口部分となる大径凹部）を２段に形成した後、反対の面から一部分を異方性ウェットエッチングにより掘下げ、ノズル孔の長さを調整する方法が採られている（例えば、特許文献１参照）。

一方、あらかじめシリコン基材を所望の厚みに研磨した後、シリコン基材の両面にそれぞれドライエッチング加工を施して、ノズル孔の噴射口部分と導入口部分を形成する方法がある（例えば、特許文献２参照）。

上記のようにして形成されたノズル基板のノズル孔の精度は、インク吐出特性を左右する重要なパラメータである。流路抵抗に対してノズル孔の半径は４乗の逆数で作用し、ノズル孔の長さに比例するため、ノズル孔径やノズル長さの高精度化が重要であり、そのためには、ノズル孔径やノズル長さを高精度で測定することが重要である。

特開平１１−２８８２０号公報（第４頁−５頁、図３、図４） 特開平９−５７９８１号公報（第２頁−３頁、図１、図２）

しかしながら、ノズル基板のノズル孔径が微細になるに伴い、ノズル孔径やノズル長さがうまく測定できない場合があり、歩留りを落す場合があった。また、測長ＳＥＭなどの電子顕微鏡でノズル孔径を測定した際に、シリコン酸化膜がチャージアップして像がぼやけるため、ノズル孔径やノズル長さが精度よく測定できない場合があった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ノズルパターンを高精度に測定することができる、シリコン単結晶基板を用いた高密度の液滴吐出ヘッド用のノズル基板を備えた液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズル孔と、該ノズル孔と連通する吐出室と、該吐出室に液を供給する液体供給部と、前記吐出室の壁面の一部に形成された振動板と、該振動板と対向配置された個別電極とを備え、複数の基板を積層してなる液滴吐出ヘッドであって、一の基板に、前記ノズル孔と共に該ノズル孔の孔径または孔長を測定するためのダミーパターンが設けられたものである。
ノズル基板にノズル孔測定専用のダミーパターンを設け、これにより実パターンであるノズル孔のノズル孔径及びノズル孔長を高精度に測定することが可能なため、安定した特性を持つ液滴吐出ヘッドを歩留まりよく得ることができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、前記ダミーパターンが前記一の基板の内壁側に設けられたものである。
ノズル基板の内壁側にダミーパターンを設け、これによりノズル孔径及びノズル孔長を高精度に測定することが可能なため、安定した特性を持つ液滴吐出ヘッドを歩留まりよく得ることができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、前記ダミーパターンが前記ノズル孔の形状と同形状に形成されたものである。
ダミーパターンをノズル孔の形状と同形状にしたので、ダミーパターンの形状を測定することでノズル孔径及びノズル孔長を精度よく測定することができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、前記ダミーパターンの孔径が前記ノズル孔の孔径よりも大きく形成されたものである。
ノズル孔径が小さくノズル孔径を測定することが困難なノズル基板を作成したとしても、径の大きいダミーパターンを用いて精度よくノズル孔長を測定することができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、前記ダミーパターンの表面に高反射率材が設けられたものである。
高反射率材によってダミーパターンの輪郭が強調される。また、電子顕微鏡でノズル孔を測定するときに発生するチャージアップを防ぐことが可能なため、精度よくノズル孔を測定することができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、前記高反射率材が金属であることが望ましい。
高反射率材である金属によってダミーパターンの輪郭が強調される。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、前記高反射率材が、白金、アルミニウム、ニッケル、クロム、金、銅、チタンのいずれかであることが望ましい。
高反射率材である白金などの金属によってダミーパターンの輪郭が強調される。

本発明にかかる液滴吐出装置は、上記いずれかに記載の液滴吐出ヘッドを備えたものである。
安定した特性を持つ液滴吐出装置を歩留まりよく作成することが可能となる。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出するノズル孔と、該ノズル孔と連通する吐出室と、該吐出室に液を供給する液体供給部と、前記吐出室の壁面の一部に形成された振動板と、該振動板と対向配置された個別電極とを備え、複数の基板を積層してなる液滴吐出ヘッドの製造方法であって、一の基材をエッチングし、前記ノズル孔と共に該ノズル孔の孔径または孔長を測定するためのダミーパターンを同時に形成して一の基板を形成する工程を含むものである。
ダミーパターンはノズル孔と同時に形成されているため、形成されたダミーパターンによって、ノズル孔径またはノズル孔長を精度よく測定することが可能となる。また、仮にダミーパターンのサイズを変更したとしても、高い相関を保ったまま形成することができる。そのため、ノズル孔長を測定することが困難なノズル孔径が小さいノズル基板を作成したとしても、径の大きいダミーパターンを作成することにより精度良くノズル孔長を測定することが可能となる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、前記一の基板に形成した前記ダミーパターンを用いて前記ノズル孔の孔径または孔長を測定する工程を含むものである。
ダミーパターンによってノズル孔の孔径または孔長を精度よく測定することができるので、安定した特性を有するノズル基板を備えた液滴吐出ヘッドを歩留まりよく得ることができる。

本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造するものである。
安定した特性を持つ液滴吐出ヘッドを歩留まりよく作成することができる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッドの分解斜視図、図２は図１を組立てたインクジェットヘッドの要部の縦断面図である。図において、インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）１０は、複数のノズル孔１１が所定の間隔で設けられた一枚のノズル基板１（以下、一のノズル基板ということがある）と、各ノズル孔１１に対して独立にインク供給路が設けられたキャビティ基板２と、キャビティ基板２の振動板２２に対峙して個別電極３１が設けられた電極基板３とを貼り合わせて構成したものである。

ノズル基板１はシリコン基材から作製されている。インク滴を吐出するためのノズル孔１１は、径の異なる２段の円筒状に形成されたノズル孔、すなわちインク吐出面１ｂ側に位置して先端がインク吐出凹部１ｃの吐出凹面１ｅに開口する径の小さい第１のノズル孔（噴射口部分の小径孔）１１ａと、キャビティ基板２と接合する接合面１ａ側に位置して導入口部分が接合面１ａに開口する径の大きい第２のノズル孔（導入口部分の大径孔）１１ｂとから構成され、インク吐出凹部１ｃの吐出凹面１ｅ上にあって、基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けられている。こうして、インク滴の吐出方向をノズル孔１１の中心軸方向に揃え、安定したインク吐出特性を発揮させることによって、インク滴の飛翔方向のばらつきをなくし、インク滴の飛び散りをなくしてインク滴の吐出量のばらつきを抑制することができる。

また、ノズル基板１の接合面１ａ側（内壁側）には、ノズル測定専用のダミーパターンＡ、ダミーパターンＢが接合面１ａに開口した状態で設けられている。これらのダミーパターンＡ，Ｂは、図３に示すように、実パターンであるノズル孔１１と同一直線上（図３のイ−イ線上）に配置され、ダミーパターンＢはインク吐出凹部１ｃの縁部１ｄよりも外側（縁部１ｄよりも図の右側）に設けられ、ダミーパターンＡはインク吐出凹部１ｃ内であってノズル孔１１とダミーパターンＢの間に設けられている。ダミーパターンＡはノズル孔１１の第２のノズル孔１１ｂ（大径孔）と同径（ノズル孔長を測定することが困難なノズル孔径が小さいノズル基板１１を作成したときは、径の大きいダミーパターンを作成することもできる）で、第２のダミー孔（大径孔）５０ｂのみによって構成されている。ダミーパターンＢはノズル孔１１と同形で、第１のダミー孔（小径孔）６０ａと第２のダミー孔（大径孔）６０ｂとによって構成されている。

キャビティ基板２はシリコン基材から作製されており、キャビティ基板２には吐出凹部２１０、オリフィス凹部２３０およびリザーバ凹部（液体供給凹部）２４０が形成されている。そして、オリフィス凹部２３０（オリフィス２３）を介して、吐出凹部２１０（吐出室２１）とリザーバ凹部２４０（リザーバ２４あるいは液体供給部）とが連通している。リザーバ２４は各吐出室２１に共通の共通インク室を構成し、それぞれオリフィス２３を介してそれぞれの吐出室２１に連通している。リザーバ２４の底部には後述する電極基板３を貫通するインク供給孔２５が形成され、このインク供給孔２５を通じて、図示しないインクカートリッジからインクが供給される。また、吐出室２１の底壁は振動板２２となっている。なお、キャビティ基板２の全面もしくは少なくとも電極基板３との対向面には、熱酸化やプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によりなる絶縁性のＳｉＯ₂ 膜２６が施されている。この絶縁膜２６は、インクジェットヘッド１０を駆動させたときに、絶縁破壊やショートを防止する。

電極基板３はガラス基材から作製されている。電極基板３には、キャビティ基板２の各振動板２２に対向する位置にそれぞれ凹部３１０が設けられている。そして、各凹部３１０内には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）からなる個別電極３１がスパッタにより形成されている。
個別電極３１は、リード部３１ａと、フレキシブル配線基板（図示せず）に接続される端子部３１ｂとを備えている。端子部３１ｂは、配線のためにキャビティ基板２の末端部が開口された電極取り出し部４１内に露出している。そして、ＩＣドライバ等の駆動制御回路４０を介して、各個別電極３１の端子部３１ｂとキャビティ基板２上の共通電極２７とが接続されている。

次に、上記のように構成したインクジェットヘッド１０の動作を説明する。駆動制御回路４０が駆動され、個別電極３１に電荷を供給してこれを正に帯電させると、振動板２２は負に帯電し、個別電極３１と振動板２２の間に静電気力が発生する。この静電気力によって、振動板２２は個別電極３１に引き寄せられて撓む。これによって、吐出室２１の容積が増大する。個別電極３１への電荷の供給を止めると、振動板２２はその弾性力により元に戻り、その際、吐出室２１の容積が急激に減少して、そのときの圧力により吐出室２１内のインクの一部がインク滴としてノズル孔１１より吐出する。振動板２２が次に同様に変位すると、インクがリザーバ２４からオリフィス２３を通って吐出室２１内に補給される。

上記のように構成されたインクジェットヘッド１０の製造方法について、図３〜図９を用いて説明する。図３は本発明の実施の形態１に係るノズル基板１を示す上面図、図４〜図５はノズル基板１の製造工程を示す断面図（図３をイ−イ線で切断した断面図）、図６〜図７はキャビティ基板２と電極基板３との接合工程を示す断面図、図８はキャビティ基板２と電極基板３との接合基板にノズル基板１を接合してインクジェットヘッド１０を製造する製造工程を示す断面図である。

まず、ノズル基板１の製造工程を、図４〜図５を用いて説明する。なお、図４、図５では、ノズル孔形成部及びダミーパターン形成部近傍を模式的に示している。
（ａ） まず、基板厚み１８０μｍのシリコン基材１００を用意し、熱酸化装置にセットし、酸化温度１０７５℃、酸化時間４時間、酸素と水蒸気の混合雰囲気中の条件で熱酸化処理を行い、図４（ａ）に示すように、シリコン基材１００表面に膜厚１μｍのＳｉＯ₂ 膜１０１を均一に成膜する。

（ｂ） シリコン基材１００の両面にレジスト（図示せず）をコーティングし、接合面１ａにノズル孔１１となる部分１１０（第２のノズル孔１１ｂとなる部分１１０ｂ）およびダミーパターンＡ，Ｂとなる部分（ダミーパターンＡの第２のダミー孔５０ｂとなる部分５００ｂ、及びダミーパターンＢの第２のダミー孔６０ｂとなる部分６００ｂ）をパターニングし、緩衝フッ酸水溶液（フッ酸水溶液：フッ化アンモニウム水溶液＝１：６）でハーフエッチングし、ＳｉＯ₂ 膜２を薄くする。レジストを剥離後、再度、シリコン基材１００の両面にレジスト（図示せず）をコーティングし、接合面１ａにノズル孔１１となる部分１１０（第１のノズル孔１１ａとなる部分１１０ａ）およびダミーパターンＢとなる部分（ダミーパターンＢの第１のダミー孔６０ａとなる部分６００ｂ）をパターニングし、緩衝フッ酸水溶液（フッ酸水溶液：フッ化アンモニウム水溶液＝１：６）でエッチングし、ＳｉＯ₂ 膜１０１を開口する。ＳｉＯ₂ 膜１０１の開口が終わったら、両面のレジストを剥離する。こうして、図４（ｂ）に示すように、ＳｉＯ₂ 膜１０１のハーフエッチング及び開口が行われる。

（ｃ） ＩＣＰドライエッチング装置により、ＳｉＯ₂ 膜１０１の開口部を、深さ２５μmで垂直に異方性ドライエッチングし、ノズル孔１１の第１のノズル孔１１ａおよびダミーパターンＢの第１のダミー孔６０ａを形成する。この場合のエッチングガスとしては、例えば、Ｃ₄ Ｆ₈ 、ＳＦ₆ を使用し、これらのエッチングガスを交互に使用すればよい。ここで、Ｃ₄ Ｆ₈ は形成される溝の側面にエッチングが進行しないように溝側面を保護するために使用し、ＳＦ₆ はシリコン基材１００の垂直方向のエッチングを促進させるために使用する。
次に、第２のノズル孔１１ｂとなる部分１１０ｂ、ダミーパターンＡの第２のダミー孔５０ｂとなる部分５００ｂ、ダミーパターンＢの第２のダミー孔６０ｂとなる部分６００ｂのＳｉＯ₂ 膜１０１のみがなくなるように、緩衝フッ酸水溶液でハーフエッチングし、再度ＩＣＰドライエッチング装置によりＳｉＯ₂ 膜１０１の開口部を、深さ４０μｍで垂直に異方性ドライエッチングする。こうして、図４（ｃ）に示すように、ノズル孔１１、及びダミーパタンＡ，Ｂを形成する。

（ｄ） シリコン基材１００の表面に残るＳｉＯ₂ 膜１０１をフッ酸水溶液で除去する。その後、シリコン基材１００を熱酸化装置にセットし、酸化温度１０７５℃、酸化時間４時間、水蒸気と酸素の混合雰囲気中の条件で熱酸化処理を行い、図４（ｄ）に示すように、インク吐出面１ｂ、シリコン基材１００の接合面１ａ、ＩＣＰドライエッチング装置で加工したノズル孔１１（第１のノズル孔１１ａ及び第２のノズル孔１１ｂ）、ダミーパターンＡ（第２のダミー孔５０ｂ）及びダミーパターンＢ（第１のダミー孔６０ａ及び第２のダミー孔６０ｂ）の側面、底面に、膜厚１μｍのＳｉＯ₂ 膜１０２を均一に成膜する。
（ｅ） シリコン基材１００の両面１ａ，１ｂにレジスト（図示せず）をコーティングし、インク吐出凹部１ｃとなる部分１００ｃをパターニングし、緩衝フッ酸水溶液（フッ酸水溶液：フッ化アンモニウム水溶液＝１：６）でエッチングし、図５（ｅ）に示すように、ＳｉＯ₂ 膜１０２を開口し、レジストを剥離する。

（ｆ） シリコン基材１００を濃度２５ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液に浸漬し、インク吐出凹部１ｃとなる部分１００ｃをエッチングして、図５（ｆ）に示すように、インク吐出凹部１ｃを形成する。このとき、エッチング部のシリコン基材１００の厚みが６０μｍとなるようにする。
（ｇ） シリコン基材１００の表面のＳｉＯ₂ 膜１０２をフッ酸水溶液等で除去し、図５（ｇ）に示すようなノズル基板１が完成する。
こうすることで、ノズル孔１１（第１のノズル孔１１ａ）と同時に形成したダミーパターンＢ（第１のダミー孔６０ａ）、およびノズル孔１１（第２のノズル孔１１ｂ）と同時に形成したダミーパターンＡ（第２のダミー孔５０ｂ）、ダミーパターンＢ（第２のダミー孔６０ｂ）を含むノズル基板１が作成される。

（ｈ） ノズル孔１１、ダミーパターンＡ，Ｂが形成されて、ノズル基板１が完成したあと、ダミーパターンＡ，Ｂを用いて、ノズル基板１に形成されたノズル孔１１のノズルパターンの精度を電子顕微鏡などによって測定する（図示せず）。
測定に際して、ノズル孔１１（第１のノズル孔１１ａ、第２のノズル孔１１ｂ）の深さ及び孔径は、これと同じ形状に形成したダミーパターンＢ（第１のダミー孔６０ａ、第２のダミー孔６０ｂ）、ダミーパターンＡ（第２のダミー孔５０ｂ）を用いて測定することができる。

これらのダミーパターンＡ，Ｂはノズル孔１１と同時に形成しているため、仮にサイズを変更したとしても、高い相関を保ったままパターンを形成することができる。そのため、ノズル孔長を測定することが困難なノズル孔径が小さいノズル基板１を作成したとしても、径の大きいダミーパターンを作成することにより精度良くノズル孔長を測定することが可能となる。
このように、ダミーパターンＡ，Ｂを用いてノズル孔１１を測定することで、非破壊で精度良く微小なノズル孔１１の深さ及び孔径を測定することが可能となる。
以上の工程を経ることにより、シリコン基材１００から高精度のノズル孔１１を備えたノズル基板１を得ることができる。

次に、キャビティ基板２及び電極基板３の接合工程を、図６、図７を用いて説明する。なお、キャビティ基板２及び電極基板３の接合工程は、図６、図７に示されるものに限定されるものではない。
（ａ） まず、図６（ａ）に示すように、ホウ珪酸ガラス等からなるガラス基材３００を、例えば金・クロムのエッチングマスクを使用して、フッ酸によってエッチングすることにより、凹部３１０を形成する。なお、この凹部３１０は電極３１の形状より少し大きい溝状のものであって、複数形成する。
そして、凹部３１０の内部に、スパッタによってＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる電極３１を形成する。その後、ドリル等によってインク供給孔２５となる孔部２５ａを形成する。

（ｂ） 次に、シリコン基材２００の両面を鏡面研磨した後に、図６（ｂ）に示すように、シリコン基材２００の片面にプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）によってＴＥＯＳ（TetraEthylOrthosilicate ）からなるシリコン酸化膜２０１を形成する。なお、シリコン酸化膜２０１を形成する前に、エッチングストップのためのボロンドープ層を形成するようにしてもよい。振動板２２をボロンドープ層から形成することにより、厚み精度の高い振動板２２を形成することができる。
（ｃ） それから、図６（ｃ）に示すように、図６（ｂ）に示すシリコン基材２００と、図６（ａ）に示すガラス基材３００を例えば３６０℃に加熱し、シリコン基材２００に陽極、ガラス基材３００に陰極を接続して、８００Ｖ程度の電圧を印加して陽極接合を行う。
（ｄ） シリコン基材２００とガラス基材３００を陽極接合した後に、水酸化カリウム水溶液等で図６（ｃ）の工程で得られた接合基板をエッチングすることにより、図６（ｄ）に示すように、シリコン基材２００の全体を薄板化する。

（ｅ） それから、シリコン基材２００の上面（ガラス基材３００が接合されている面の反対面）の全面に、プラズマＣＶＤによってＴＥＯＳ膜を形成する。
そしてこのＴＥＯＳ膜に、吐出室２１となる凹部２１０、リザーバ２４となる凹部２４０及びオリフィス２３となる凹部２３０となる部分を形成するためのレジストをパターニングし、この部分のＴＥＯＳ膜をエッチング除去する。
その後、図７（ｅ）に示すように、シリコン基材２００を水酸化カリウム水溶液等でエッチングすることにより、吐出室２１となる凹部２１０、リザーバ２４となる凹部２４０及びオリフィス２３となる凹部２３０を形成する。このとき、電極取出し部４１となる部分４１ａもエッチングして薄板化しておく。なお、図７（ｅ）のウェットエッチング工程では、例えば初めに３５重量％の水酸化カリウム水溶液を使用し、その後３重量％の水酸化カリウム水溶液を使用することができる。これにより、振動板２２の面荒れを抑制することができる。

（ｆ） シリコン基材２００のエッチングが終了した後に、接合基板をフッ酸水溶液でエッチングしてシリコン基材２００に形成されたＴＥＯＳ膜を除去する。そして、図７（ｆ）に示すように、ガラス基材３００のインク供給孔２５となる孔部２５ａにレーザー加工を施し、インク供給孔２５がガラス基材３００を貫通するようにする。こうして、電極基板３が製造される。
（ｇ） 次に、シリコン基材２００の吐出室２１となる凹部２１ａ等の形成された面に、図７（ｇ）に示すように、例えばＣＶＤによってＴＥＯＳ等からなる液滴保護膜２０２を形成する。
（ｈ） それから、図７（ｈ）に示すように、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等によって電極取出し部４１を開放する。また、シリコン基材２００に機械加工又はレーザー加工を行って、インク供給孔２５をリザーバ２４となる凹部２４０まで貫通させる。これにより、キャビティ基板２と電極基板３が接合された接合基板が完成する。
なお、電極取出し部４１に、振動板２２と電極３１の間の空間を封止するための封止剤（図示せず）を塗布するようにしてもよい。

次に、ノズル基板１、キャビティ基板２及び電極基板３の接合工程を、図８を用いて以下に説明する。
図８に示すように、ノズル基板１の接合面１ａに接着剤層を形成し、電極基板３が接合されたキャビティ基板２と、ノズル基板１とを接合する。
以上の製造工程を経ることにより、ノズル基板１、キャビティ基板２及び電極基板３の接合体が完成される。
最後に、ノズル基板１、キャビティ基板２、電極基板３が接合された接合基板をダイシング（切断）により分離して、インクジェットヘッド１０が完成する。

本発明は、実施の形態１に示すように、１枚のノズル基板１にノズル測定専用のダミーパターンＡ，Ｂを実パターンであるノズル孔１１と同時に形成したので、ノズルパターンを高精度で測定することができる。こうして、ノズル孔１１のノズル孔径やノズル孔長を高精度に測定することが可能なため、安定した特性を持つインクジェットヘッド１０を歩留まり良く製造することが可能となる。

実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッド１０のノズル基板１を示す断面図である。実施の形態１ではノズル基板１にノズル測定専用のダミーパターンＡ，Ｂを形成したが、本実施の形態２では、ダミーパターンＡ，Ｂの表面に高反射率材を設けたものである。
すなわち、実施の形態１では、ノズル基板１の接合面１ａ側にダミーパターンＡ，Ｂが設けられているが（図２、図５（ｇ））、本実施の形態２では、図９に示すように、ダミーパターンＡ，Ｂの表面に高反射率材７０を形成して輪郭を強調したもので、ダミーパターンＡ，Ｂを用いてノズル孔１１のパターンを測定する際に、ノズル孔１１のパターンをより高精度に測定できるようにしたものである。
この場合、ダミーパターンＡ，Ｂの輪郭を強調するために、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）などの金属の高反射率材７０を、ダミーパターンＡ，Ｂの部分のみに選択スパッタするようにしたものである。

本実施の形態２に係るノズル基板１の製造工程は、実施の形態１に示したノズル基板１の製造工程（ａ）〜（ｇ）の（ｇ）工程の後に、さらに図９に示す製造工程を加えたもので、ダミーパターンＡ，Ｂの部分のみに金属膜を選択的にスパッタリングで成膜し、高反射率材７０を形成する。
こうすることにより、電子顕微鏡でノズル孔径を測定するときに発生するチャージアップを防ぐことができるため、精度良くノズル孔径を測定することが可能である。
実施の形態２によれば、高精度でノズル孔径およびノズル孔長を測定することが可能なため、安定した特性を持つノズル基板１を備えたインクジェットヘッド１０を歩留まり良く作成することが可能となる。

実施形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３に係るインクジェットプリンタの斜視図である。本発明によれば、安定した特性を持つインクジェットヘッド１０を歩留まり良く作成することが可能となり、かかるインクジェットヘッド１０を用いて、図１０に示すような高度なノズル孔径精度を要求されるインクジェットプリンタ５００を得ることができる。
なお、実施形態１、２の製造方法で得られたインクジェットヘッド１０は液滴吐出ヘッドの一例であって、液滴を種々変更することによって、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機ＥＬ表示装置の発光部分の形成、生体液体の吐出等の微小液滴吐出装置にも適用することができる。

１、 孔径を大きくして形成したダミーパターンＡを画像測定機を用いて深さ測定して、真値と比較した結果は以下の通りであった。
第２のノズル孔１１ｂの深さは、直接測定できない第１のノズル孔１１ａのノズル長さを算出するために重要な計測値であるが、第２のノズル孔１１ｂが小さくなるとその底面にピントを合わせて測定することが非常に困難になる。そこで、ダミーパターンＡの深さをミツトヨ製三次元画像測定機ＱＶＴ４０４−ＰＲＯを用いて測定した。また、第２のノズル孔１１ｂの深さは、割った断面を日立製作所製電子顕微鏡Ｓ−４７００を用いてその真値を測定した。なお、本実施例１では、ダミーパターンＡの直径は２９．５６μｍ、第２のノズル孔１１ｂの直径は２０．８μｍとした。
それぞれの深さ測定の結果を、表１に示す（単位はμｍ）。

このようにダミーパターンＡを用いて測定することで、非破壊で精度良く微小なノズル孔１１の深さを測定することが可能となる。

２、 測長ＳＥＭでダミーパターンＢの孔径を測定して、真値と比較した結果は以下の通りであった。
第１のノズル孔１１ａの孔径およびダミーパターンＢの第１のダミー孔６０ａの孔径を、日立製作所製測長電子顕微鏡Ｓ−６１００を用いて測定した。また、真値を測定するために、第１のノズル孔１１ａにもＡｕを２０ｎｍスパッタリングで成膜して測定した。
それぞれの深さ測定の結果を、表２に示す（単位はμｍ）。

このようにダミーパターンＢを用いて測定することで、非破壊で精度良く微小なノズル孔１１の孔径を測定することが可能となる。

本発明の実施の形態１にかかる液滴吐出ヘッドの分解斜視図。 図１を組立てた液滴吐出ヘッドの要部の縦断面図。 図１のノズル基板の要部の上面図。 図１のノズル基板の製造工程を示す断面図。 図４に続くノズル基板の製造工程を示す断面図。 キャビティ基板及び電極基板を接合した接合基板の製造工程を示す断面図。 図６に続く接合基板の製造工程を示す断面図。 キャビティ基板及び電極基板の接合基板をノズル基板に接合する製造工程を示す断面図。 本発明の実施の形態２に係るノズル基板製造の一工程を示す断面図。 本発明の実施の形態３にかかるインクジェットプリンタの斜視図。

符号の説明

１ ノズル基板（一の基板）、１ａ ノズル基板の接合面（内壁）、１ｃ インク吐出凹部、１ｅ 吐出凹面、２ キャビティ基板、３ 電極基板、１０ インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）、１１ ノズル孔、１１ａ 第１のノズル孔（小径孔）、１１ｂ 第２のノズル孔（大径孔）、２１ 吐出室、２２ 振動板、２４ リザーバ（液体供給部）、３１ 個別電極、５０ｂ 第２のダミー孔（大径孔）、６０ａ 第１のダミー孔（小径孔）、６０ｂ 第２のダミー孔（大径孔）、７０ 高反射率材、１００ シリコン基材、５００ インクジェットプリンタ（液滴吐出装置）、Ａ，Ｂ ダミーパターン。

Claims (11)

1. 液滴を吐出するノズル孔と、該ノズル孔と連通する吐出室と、該吐出室に液を供給する液体供給部と、前記吐出室の壁面の一部に形成された振動板と、該振動板と対向配置された個別電極とを備え、複数の基板を積層してなる液滴吐出ヘッドであって、
   一の基板に、前記ノズル孔と共に該ノズル孔の孔径または孔長を測定するためのダミーパターンが設けられたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記ダミーパターンが前記一の基板の内壁側に設けられたことを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記ダミーパターンが前記ノズル孔の形状と同形状に形成されたことを特徴とする請求項１または２記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記ダミーパターンの孔径が前記ノズル孔の孔径よりも大きく形成されたことを特徴とする請求項１または２記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記ダミーパターンの表面に高反射率材が設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記高反射率材は金属であることを特徴とする請求項５記載の液滴吐出ヘッド。
7. 前記高反射率材は、白金、アルミニウム、ニッケル、クロム、金、銅、チタンのいずれかであることを特徴とする請求項６記載の液滴吐出ヘッド。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
9. 液滴を吐出するノズル孔と、該ノズル孔と連通する吐出室と、該吐出室に液を供給する液体供給部と、前記吐出室の壁面の一部に形成された振動板と、該振動板と対向配置された個別電極とを備え、複数の基板を積層してなる液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
   一の基材をエッチングし、前記ノズル孔と共に該ノズル孔の孔径または孔長を測定するためのダミーパターンを同時に形成して一の基板を形成する工程を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
10. 前記一の基板に形成した前記ダミーパターンを用いて前記ノズル孔の孔径または孔長を測定する工程を含むことを特徴とする請求項９記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
11. 請求項９または１０に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造することを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。
    

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