JP2007076188A - 液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 ノズル穴が高い精度で形成され、生産性がよく安価な液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出ヘッドを得る。
【解決手段】 基材１０６（第２層）を、アルカリエッチング液に対して可溶する樹脂、例えば、ポリイミド樹脂で形成し、基材１０６の両面に、アルカリエッチング液に対して不溶性の薄膜層１０８、１１０を形成する。この薄膜層１０８、１１０にノズル１０の入口１１２及び出口１１４を形成した後、ノズルプレート２１をアルカリエッチング液、いわゆるエッチャント１３０に浸漬し、基材１０６を溶解させ、ノズル１０の入口１１２と出口１１４を連通する連通穴１１８を形成する。このように、アルカリエッチング液に対して不溶性の金属で形成された入口１１２及び出口１１４は、ノズルプレート２１をエッチャント１３０に浸漬しても、入口１２及び出口１１４の加工時の寸法精度がそのまま維持されるため、加工精度の高いノズル１０を得ることができる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、インクジェット記録装置等の液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出ヘッドに関する。

主走査方向に往復移動するインクジェット記録ヘッド（以下、単に「記録ヘッド」という場合がある）の複数のノズルから選択的にインク滴を吐出し、副走査方向へ搬送される記録紙等の記録媒体に文字や画像等を印刷するインクジェット記録装置は従来から知られている。

このようなインクジェット記録装置において、その記録ヘッドには圧電方式やサーマル方式等がある。例えば、圧電方式の場合、圧電素子（ＰＺＴ）を配設し、圧電素子を変位させて、インクタンクからインクプール室を経てインクが供給される圧力室内の容積を変化させることでインクをノズルから吐出させる。また、サーマル方式の場合、発熱抵抗体を配設しインクに熱エネルギーを付与させることでインクをノズルから吐出させる。

ここで、圧電方式のインクジェットヘッドの場合、サーマル方式のインクジェットヘッドと比較し、いわゆるメニスカス制御によるインク滴径変調が可能であるというアドバンテージを有している。

つまり、圧電方式の場合、駆動電圧を制御することによりＰＺＴの変位量、変位方向を制御できるため、圧力室の体積をコントロールすることができるので滴径を制御してインクを吐出できるが、サーマル方式の場合、発熱抵抗体の発熱によりインクが膨張する力でインクをノズルから吐出させるため、細かい熱制御が出来ず滴径制御困難である。

しかしながら圧電方式のインクジェットヘッドは、滴径を変化させる目的でメニスカス制御を行うがゆえに、ノズルの形状、サイズのばらつきや撥水処理のノズル内への進入制御等の制約が多い。これはノズルのインク入口、出口の形状（真円度）やサイズがばらつくとメニスカスのバランスを不均一にし、飛翔するインク滴の飛翔方向、滴径に悪影響を及ぼすためである。そのため、サーマル方式と比較し、ノズルのインク入口、出口の形状精度を上げるために、より高品質のノズルが要求される。

また、近年では吐出インクが多様化し、高粘度インクを吐出させるため流路抵抗を減らす目的でノズルの断面形状制御（例えばテーパ角度の広角化など）等の加工技術も求められている。

この加工技術では、ポンチ加工によって金属プレートを塑性変形させ、ノズルの断面形状を形成した後、打ち抜きによって金属プレートを貫通させる方法（特許文献１）などが知られているが、ポンチが高価である事や、多孔加工に不向きであるなどの問題点がある。

また、レーザを用いてノズルプレートにノズルの出口を形成し、該ノズルの出口の周囲に貫通しない複数の穴を形成して疑似テーパのノズルを形成する方法（特許文献２）もあるが、該疑似テーパは階段状に形成されており、流路抵抗が大きい。
特開２００２−１１３５２９号公報 特開平５−３１８７４４号公報

本発明は上記事実を考慮し、流路抵抗が小さく、加工精度の高いノズルを安価で実現可能な液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出ヘッドを得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液滴吐出ヘッドにおいて、液滴が吐出するノズルが形成されるノズルプレートが少なくとも３層構造とされ、前記ノズルプレートの一端面に位置し、エッチング液に不溶な不溶部材で形成され、液滴が前記ノズルの入口が形成された第１層と、前記ノズルプレートの他端面に位置し、エッチング液に不溶な不溶部材で形成され、液滴を吐出させる出口が形成された第３層と、前記第１層と前記第３層とで挟まれ、エッチング液に可溶な可溶部材で形成され、前記入口と前記出口を連通する連通穴が形成された第２層と、を有することを特徴とする。

請求項１に記載の発明では、ノズルの入口が形成された第１層とノズルの出口が形成された第３層をエッチング液に不溶な不溶部材で形成し、第２層をエッチング液に可溶な可能部材で形成することで、このノズルプレートをエッチング液に浸漬させると、第１層及び第３層はエッチング液によって溶解されない（形状が変わらない）が、第２層はエッチング液によって溶解されるため、第１層及び第３層にそれぞれ形成された、入口及び出口を通じて、第２層が溶解され、入口と出口とを連通させる連通穴が形成されることとなる。

入口及び出口は、ノズルプレートをエッチング液に浸漬させても加工時の寸法精度がそのまま維持されるため、加工精度の高いノズルを得ることが可能となる。これにより、メニスカスのバランスを均一にして、安定した吐出性能を確保することができる。

また、エッチング液に浸漬することで第２層に連通穴を形成するため、大面積のノズルプレートでも、ノズル形成を一括で行なうことができ、安価に製造することができる。

ここで、第１層及び第３層の不溶部材としては、例えばＣｕ、Ｓｉ酸化膜、チッ化膜などの金属が挙げられ、また、第２層の可溶部材としては、高分子材料であるポリイミド系の樹脂が挙げられる。この組み合わせはエッチング液がアルカリ溶液の場合、効果的な組み合わせである。また第１層及び第３層の不溶部材として、例えばＧｅを用い、第２層の可溶部材としてガラスを用いれば溶液にフッ酸などの酸系溶液をもちいることも可能となる。

請求項２に記載の発明は、液滴吐出ヘッドの製造方法において、液滴が吐出するノズルが形成されるノズルプレートが少なくとも３層で構成され、前記ノズルプレートの一端面に位置し、エッチング液に不溶な不溶部材で形成された第１層に、液滴の前記ノズルの入口を加工する第１工程と、前記ノズルプレートの他端面に位置し、エッチング液に不溶な不溶部材で形成された第３層に、液滴を吐出させるノズルの出口を加工する第２工程と、前記ノズルプレートにエッチング液を接触させ、前記入口及び出口を通じて、エッチング液に可溶な可溶部材で形成された第２層を溶解させ、入口と出口を連通する連通穴を形成する第３工程と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、第１工程で、第１層にノズルの入口を加工し、第２工程で、第２層にノズルの出口を加工する。次に、第３工程で、ノズルプレートにエッチング液を接触させ、第２層に入口と出口を連通する連通穴を形成させる。

ここで、第１層又は第３層に形成された入口又は出口は、レーザ、Ｄｒｙエッチング、Ｗｅｔエッチング等による加工が挙げられ、ノズルプレートにエッチング液を接触させる方法としては、ノズルプレートをエッチング液に浸漬させる方法やノズルプレートにエッチング液をスプレーする方法等が挙げられる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記ノズルプレートをエッチング液に浸漬させる浸漬条件を変えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記浸漬条件が、前記ノズルプレートをエッチング液に浸漬させる浸漬時間、エッチング液濃度、エッチング液攪拌方法の何れか、または組み合わせであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明では、例えば、ノズルプレートをエッチング液に浸漬させる浸漬時間を短くすると、連通穴の断面形状は、入口と出口をストレートに近い状態で結ぶ。これにより、液滴の吐出方向重視の設計が可能となる。また、該浸漬時間が長くすると、断面形状が略Ｕ字状となり、断面積が大きくなる。これにより、流路抵抗を小さくして、高粘度の液滴を吐出させるのに対応しやすいノズルを得ることができる。

このように、例えばエッチング液に浸漬させる浸漬時間を変えることにより、ノズルの断面形状を選定することが可能となる。同様にエッチング液濃度の変更、エッチング液攪拌方法によっても同様の効果が得られる。それにより流路抵抗設計の自由度が向上する。

請求項５に記載の発明は、請求項２〜４の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記第１層に前記液滴が貯留可能なチャンバー部を接合する第４工程と、前記第３層に撥水処理を施す第５工程と、を有することを特徴とする。

請求項５に記載の発明では、第４工程で、第１層に液滴が貯留可能なチャンバー部を接合し、第５工程で、第３層に撥水処理を施す。つまり、第１層及び第３層は、第２層に連通穴を形成させるためのマスクの役割を果たすと共に、連通穴が形成された後には、マスク以外の機能を果たす。

具体的には、第１層は、ノズルプレートとチャンバー部を接着剤で接合するときの密着強化層であり、また、第３層は、撥水層との密着強化層の役割を果たす。また撥水層として撥水共析メッキを用いる場合は、撥水共析メッキを成長させるためのシード層の役割を果たす。

本発明は、上記構成としたので、請求項１及び２に記載の発明では、ノズルの入口及びノズルの出口は、ノズルプレートをエッチング液に浸漬させても加工時の寸法精度がそのまま維持されるため、加工精度の高いノズルを得ることが可能となる。これにより、メニスカスのバランスを均一にして、安定した吐出性能を確保することができる。また、エッチング液に浸漬することで第２層に連通穴を形成するため、大面積のノズルプレートでも、ノズル形成を一括で行なうことができ、安価に製造することができる。

請求項３及び４に記載の発明は、例えば、エッチング液に浸漬させる浸漬時間、エッチング液濃度、エッチング液攪拌方法を変えることにより、ノズルの断面形状を選定することが可能なため、流路抵抗設計の自由度が向上する。

請求項５に記載の発明では、具体的には、第１層は、ノズルプレートとチャンバー部を接着剤で接合するときの密着強化層であり、また、第３層は、撥水層の密着強化層または撥水共析メッキを成長させるためのシード層の役割を果たす。

以下、本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法についての説明を行う。まず、最初に図１に示すインクジェット記録装置７０の概要を説明する。

なお、記録媒体は記録紙Ｐとし、記録紙Ｐのインクジェット記録装置７０における搬送方向を副走査方向として矢印Ｓで表し、その搬送方向と直交する方向を主走査方向として矢印Ｍで表す。

インクジェット記録装置７０は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各インクジェット記録ユニット７２を搭載するキャリッジ７６を備えている。このキャリッジ７６の記録紙Ｐの搬送方向上流側には、一対のブラケット７８が突設されており、そのブラケット７８には円形状の開孔７８Ａが穿設されている。そして、この開孔７８Ａに、主走査方向に架設されたシャフト８０が挿通されている。

また、主走査方向の両端側には、主走査機構８２を構成する駆動プーリー８４と従動プーリー８６が配設されている。この駆動プーリー８４と従動プーリー８６にはタイミングベルト８８が巻回されており、タイミングベルト８８の一部にキャリッジ７６に固定され、キャリッジ７６が主走査方向に往復移動可能となっている。

また、このインクジェット記録装置７０には、搬送ローラー９０及び排出ローラー９２からなる副走査機構９４が設けられており、画像印刷前の記録紙Ｐを束にして載置する給紙トレイ９６から１枚ずつ給紙された記録紙Ｐを所定のピッチで副走査方向へ搬送する。

さらに、図２に示すように、各色のインクジェット記録ユニット７２は、インクジェット記録ヘッド７４と、それにインクを供給するインクタンク９８とが一体に構成されたものであり、インクジェット記録ヘッド７４の下面に形成された複数のノズル１０（図３参照、なお、図３ではマトリックス状に配置されたノズル１０のうちの一部を図示したものである）が、記録紙Ｐと対向するようにキャリッジ７６上に搭載されている。

したがって、インクジェット記録ヘッド７４が主走査機構８２（図１参照）によって主走査方向に移動しながら、記録紙Ｐに対してノズル１０から選択的にインク滴を吐出することにより、所定のバンド領域ＢＥに対して画像データに基づく画像の一部が記録される。

そして、主走査方向への１回の移動が終了すると、記録紙Ｐは、副走査機構９４（図１参照）によって副走査方向に所定ピッチ搬送され、再びインクジェット記録ヘッド７４（インクジェット記録ユニット７２）が主走査方向（前述とは反対方向）に移動しながら、次のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録されるようになっており、このような動作を複数回繰り返すことによって、記録紙Ｐに画像データに基づく全体画像がフルカラーで記録される。

次に、インクジェット記録ヘッド７４について詳細に説明する。

図４に示すように、インクジェット記録ヘッド７４には、インクタンク９８（図２参照）からインクが供給される共通インク室２０が備えられている。この共通インク室２０には開口部１８が設けられており、インク供給路１６を介して圧力室１４が連通し、共通インク室２０内のインクが供給されるようになっている。

また、インクジェット記録ヘッド７４には、マトリックス状に配置された複数のノズル１０（図３参照）が備えられており、ノズル連通室１２を介して圧力室１４と連通している。圧力室１４の上面には上下方向に弾性を有する振動板３０が設けられており、圧力室１４に対応する振動板３０の上面には圧電素子４２が配設されている。

この圧電素子４２の上にはボール半田３４を介して電気基板３６が接合され、圧電素子４２に通電されると（電圧が印加されると）、圧電素子４２が上下方向に撓み変形する。これにより、振動板３０が撓み変形し、圧力室１４内のインクが加圧されると、ノズル１０からインク滴が吐出する構成となっている。

ところで、インクジェット記録ヘッド７４は、ノズル１０が形成されるノズルプレート２１と、ノズル連通室１２及び共通インク室２０を構成するインクプールプレート２２、２３と、共通インク室２０の開口部１８及びノズル連通室１２を構成するスループレート２４と、インク供給路１６が形成されたインク供給路プレート２６と、圧力室１４が形成された圧力室プレート２８と、が順番に積層され接合される。

図５（Ａ）には、圧電素子４２に印加する駆動電圧の電圧波形の一例が示されている。また、図５（Ｂ）には、この駆動電圧が印加された場合の、ノズル１０内での液体の挙動（特に、メニスカスの変化）が（ａ）から（ｄ）へと時間に沿って順に示されている。

図５（Ａ）から分かるように、この電圧波形では、バイアス電圧Ｖ_Bから、圧力室１４の容積を増大させる方向へ電圧を降下（電圧降下値Ｖ₁）させる（時間ａ）と、圧力室１４の容積を減少させる方向へ電圧を上昇させ（時間ｂ）、圧力室１４の容積を増大させる方向へ電圧を降下させる。そして、電圧値がＶ_B−Ｖ₁となった状態で電圧を一定に維持する（時間ｃ）。次に、圧力室１４の容積を減少させる方向へ電圧を上昇させてバイアス電圧Ｖ_Bに戻す（時間ｄ）。ここで、時間ａはＴ_C／２であり、Ｔ_Cはメニスカス振動の固有周期を示す。

このような電圧波形とすることで、ノズル１０内では、時間ａにおいて、図５（Ｂ）の（ａ）に示すように、当初はノズル１０の先端面に位置していた略平坦状のメニスカスが、圧力室１４の容積増大によって圧力室１４側へと引きこまれ、メニスカスの中央部がメニスカスの周辺部よりも大きく後退して、凹型のメニスカスが形成される。

この状態で、圧力室１４の容積が減少されると、時間ｂでは、図５（Ｂ）の（ｂ）に示すように、メニスカスの中央部に、ノズル１０（ノズル１０の内径よりも細い液柱１０２が形成され、次いで、時間ｃでは、図５（Ｂ）の（ｃ）に示すように、液柱１０２の先端部が分離して液滴１０４が形成される。このときの液滴１０４の滴径は、形成された液柱１０２の太さとほぼ等しい。

すなわち、こうした駆動方法（「メニスカス制御方式」あるいは「引き打ち方式」）を用いることにより、ノズル１０の内径よりも小さな液滴１０４を吐出することが可能となる。そして、時間ｄでは、図５（Ｂ）の（ｄ）に示すように、圧力室１４の容積が減少し、メニスカスがノズル１０の先端面に略平坦状の状態に戻ることとなる。

この電圧波形では、時間ｂにおいて、圧電素子４２に印加する駆動電圧を上昇させた直後、時間ｃにおいて、該駆動電圧を降下させるため、液柱１０２（図５（Ｃ）参照）からの液滴分離を早期に実行することができ、滴体積のさらに小さな液滴（微小滴）を吐出することが可能となる。

そして、時間ｄにおいて、駆動電圧を上昇させることで、液滴吐出後に残存する圧力波を抑制することができるので、液滴を高周波で連続吐出した際の安定性を大幅に改善することができる。

ここで、ノズル１０の形成方法について説明する。
（第１実施例）
図６（Ａ）に示すように、ノズルプレート２１を構成する基材１０６（第２層）を、アルカリエッチング液に対して可溶する樹脂、例えば、高分子材料であるポリイミド系部材、より具体的には、２５〜７５μｍのポリイミド樹脂（ＰＩ）で形成する。

そして、基材１０６の両面に、スパッタ法により、Ｎｉ−Ｃｒ層を５００Å成膜後、Ｎｉ−Ｃｒ層の表面にＣｕ層を５０００Å成膜して、薄膜の薄膜層１０８（第１層）、１１０（第３層）を形成する。つまり、アルカリエッチング液に対して不溶性の薄膜層１０８、１１０を形成する。

なお、薄膜層１０８、１１０は、Ｎｉ−Ｃｒ層の他にも、Ｃｒ１００〜１００００Åによる金属膜を形成しても良く、Ｎｉ層やＣｕ、Ｓｉ酸化膜、チッ化膜等、強アルカリに耐性のある金属膜を形成する。

次に、図６（Ｂ）に示すように、両面の薄膜層１０８、１１０にノズル１０の入口１１２及び出口１１４を形成するため、レジスト層１１６、１１７の形成を行う。そして、フォトリソ工程よるパターニングを行って、ノズル１０の入口１１２及び出口１１４に相当するパターン開口部１１６Ａ、１１７Ａをそれぞれ形成した後、図６（Ｃ）に示すように、該パターン開口部１１６Ａ、１１７Ａに位置する薄膜層１０８Ａ、１１０Ａ及びレジスト層１１６、１１７をエッチング（ドライ、ウェットどちらでも可）して、ノズル１０の入口１１２及び出口１１４を形成する（第１工程、第２工程）。

次に、図６（Ｄ）に示すように、ノズルプレート２１をアルカリエッチング液、いわゆるエッチャント１３０に浸漬し、ノズル１０の入口１１２及びノズル１０の出口１１４を通じてアルカリエッチング液を基材１０６へ流し込み、該基材１０６を溶解させる。そして、図６（Ｅ）に示すように、ノズル１０の入口１１２と出口１１４を連通する連通穴１１８を形成する（第３工程）。

このように、アルカリエッチング液に対して不溶性の金属で形成されたノズル１０の入口１１２及び出口１１４は、ノズルプレート２１をエッチャント１３０に浸漬しても、該入口１１２及び出口１１４の加工時の寸法精度がそのまま維持されるため、加工精度の高いノズル１０を得ることができる。このように、加工精度の高いノズルを得ることで、メニスカスのバランスを均一にして、安定した吐出性能を確保することができる。

また、エッチャント１３０に浸漬することで基材１０６に連通穴１１８を形成するため、大面積のノズルプレート２１でも、ノズル１０の形成を一括で行なうことができ、安価に製造することができる。

ところで、本実施形態による実験では、エッチャント１３０に東レエンジニアリング製ＴＰＥ３０００を用いたが、ＴＰＥ３０００による浸漬時間を変えることにより、図７に示すように、連通穴１１８の断面形状が一点鎖線Ｐから点線Ｒへと調整可能である事が確認され、連通穴１１８の断面形状は、必ずしもストレートテーパ（実線Ｑ）ではなく、曲線形状（一点鎖線Ｐ又は点線Ｒ）を再現する事が可能であることが確認された。

本実験では、基材１０６として東レ・デュポンＫａｐｔｏｎ１００Ｈ（２５μｍ）を用い、スパッタ法により成膜された薄膜層１０８、１１０にそれぞれφ４０μｍの入口１１２、φ２０μｍの出口１１４を形成したサンプルを用いた。表１は、ノズルプレート２１をエッチャント１３０に浸漬した浸漬時間と連通穴１１８の形状を示す表である。

浸漬時間６０ｓｅｃで基材１０６に連通穴１１８を貫通させることができるが、さらに、浸漬時間を７５ｓｅｃにすると、連通穴１１８の形状が、図８（Ａ）の状態（図７では一点鎖線Ｐ）となり、連通穴１１８内の、ノズル１０の出口１１４側にはくびれが形成され、ノズル１０の出口１１４へ向かってストレート形状に近い形状を設けられるため、液滴吐出方向性重視の設計が可能になる。

次に、浸漬時間を９５ｓｅｃにすると、連通穴１１８の形状が、図８（Ｂ）の状態（図７では実線Ｑ）となり、ノズル１０の入口１１２側から出口１１４側へ向かって、ストレート形状を設けられるため、流動抵抗が小さく、液滴吐出方向性重視の設計が可能になる。

さらに、浸漬時間を１２０ｓｅｃにすると、連通穴１１８の形状が、図８（Ｃ）の状態（図７では点線Ｒ）となる。高粘度インクを吐出させる場合、メニスカスのレスポンスが悪くなり制御が困難になるが、図８（Ｃ）の状態では、ノズル１０の断面形状が略Ｕ字状の擂鉢型となるため、断面積が大きくなって、流路抵抗をより減少させることができる。このため、高粘度のインクに対応しやすいノズル１０が得られる。

このように、ノズルプレート２１をアルカリエッチング液に浸漬させる浸漬時間を変えるだけで、ノズル１０の断面形状を特定することが可能なため、流路抵抗設計の自由度が向上する。また、該浸漬時間だけでなく、アルカリエッチング液の濃度を変えても略同様の効果を得ることができる。更に浸漬時のアルカリエッチング液の攪拌方法として、例えば超音波攪拌を用い、その周波数を変更することによりエッチングレートが変わり同様の効果を得ることができる。

ここで、スパッタ法による薄膜層１０８、１１０を用いた場合、特にノズル１０の出口１１４側にストレート部を極力設けたくない場合に有利な工法となる。

このように、入口１１２及び出口１１４を通じて連通穴１１８が形成されたノズルプレート２１は、図７に示すように、接着剤２５を介してインクプールプレート２２に接合する（第４工程）が、ノズルプレート２１の表面に薄膜層１０８を設けたことで、薄膜層１０８がない状態のノズルプレート２１とインクプールプレート２２を接合させた場合と比較して接合力を向上させることができる。一方、薄膜層１１０の表面には撥水共析メッキが施され、撥水層１２０が形成される（第５工程）。

つまり、薄膜層１０８、１１０は、それぞれノズル１０の入口１１２、出口１１４を形成するためのマスクの役割を有すると共に、薄膜層１０８はノズルプレート２１とインクプールプレート２２を接着剤で接合するときの密着強化層であり、薄膜層１１０は、撥水共析メッキを成長させるためのシード層の役割を果たす。

ノズル１０の形状やノズル１０の出口１１４に形成された撥水層１２０の均一性は、溢れたインクの引き込みやインク吐出時の切れに大きく影響する。インクの引き込み時、ノズル１０の入口１１２付近までメニスカスが後退する場合があり、入口１１２の形状のばらつきなどはメニスカスのバランスを不均一にする要因となる。このため、本発明で、ノズル１０の出口１１４に撥水共析メッキを成長させるためのシード層を設けることで、薄膜層１１０のみに撥水層１２０が形成されると共に、撥水層１２０の均一性を確保することができる。

ここで、薄膜層１０８又は薄膜層１１０に形成された入口１１２又は出口１１４は、レーザ、Ｄｒｙエッチング、Ｗｅｔエッチング等による加工が挙げられる。また、ノズルプレート２１にアルカリエッチング液を接触させる方法としては、ノズルプレート２１をアルカリエッチング液に浸漬させる方法やノズルプレート２１にアルカリエッチング液をスプレーする方法等が挙げられる。

なお本実施例はアルカリエッチング溶液を用いてのものであるが、薄膜層１０８及び薄膜層１１０の不溶部材として、例えばＧｅを用い、基材１０６の可溶部材としてガラスを用いれば溶液にフッ酸などの酸系溶液をもちいることも可能である。
（第２実施例）
なお、第１実施例と略同一の内容については説明を省略する。

図９（Ａ）に示すように、基材１０６を熱可塑性樹脂（例えば、ポリアミドイミド樹脂；ＰＩ−ＰＡ）とし、その両面に金属箔１２２、１２４（ＳＵＳ、Ｃｕ等５〜５０μｍ）を接合する。このとき基材１０６は接着性のないものでも良く、その場合は基材と金属箔の間に接着層を設けても良い。

ポリアミドイミド樹脂を用いた場合、ポリアミドイミド樹脂自体、接着性を有するため、熱溶着などにより金属箔１２２、１２４を接着させることができる。このように、金属箔１２２、１２４を用いることで、スパッタ法よりもコストダウンを図ることができる。

また、金属箔１２２、１２４を用いることで、スパッタ法よりも厚肉の金属層を設けることができるため、強度を確保することができる。また、厚肉の金属層を得ることで、薄肉の金属層と比較して、剛性が高くなる分、圧力波が吸収されにくくなるため、吐出特性が高くなる。

次に、図９（Ｂ）に示すように、両面の金属箔１２２、１２４にノズル１０の入口１１２及び出口１１４を形成するため、レジスト層１１６、１１７の形成を行う。そして、フォトリソ工程よるパターニングを行った後、図９（Ｃ）に示すように、パターン開口部１１６Ａ、１１７Ａに位置する金属箔１２２Ａ、１２４Ａをエッチング（ドライ、ウェットどちらでも可）して、ノズル１０の入口１１２及び出口１１４を形成する。ここで、接着層（図示省略）が介在する場合は、接着層のエッチングも同時に行うが、エッチャントに浸漬した状態で該接着層がエッチング可能な材料であれば不要である。

次に、図９（Ｄ）に示すように、ノズルプレート２１をエッチャント１３０に浸漬し、ノズル１０の入口１１２と出口１１４を通じてアルカリエッチング液を基材１０６へ流し込み、該基材１０６を溶解させ、図９（Ｅ）に示すように、ノズル１０の入口１１２と出口１１４を連通する連通穴１１８を形成する。
（第３実施例）
なお、第１実施例と略同一の内容については説明を省略する。

図１０（Ａ）に示すように、ノズルプレート２１を構成する基材１０６をポリイミド樹脂（ＰＩ）とし、この基材１０６の両面に、スパッタによる薄膜層１０８、１１０（Ｃｒ１００〜１００００Å）を形成する。または、Ｃｒの他にＮｉなどを用いシード層を形成し、Ｃｕ等強アルカリに耐性のある金属膜を構成しても良く、本形態ではＮｉ−Ｃｒ層を５００Å形成後、その表面にＣｕ層を５０００Å形成する。

次に、図１０（Ｂ）に示すように、両面の薄膜層１０８、１１０にノズル１０の入口１１２及び出口１１４を形成するため、高エネルギービーム（本実施例ではＥＸＣＩＭＭＥＲ）によるパターニングを行う。このとき、図１０（Ｃ）に示すように、金属マスク１３２、１３４に形成された穴部１３２Ａ、１３４Ａを通じて、薄膜層１０８、１１０が高エネルギービームによって照射される。

この時の加工条件は、エネルギー密度１Ｊ／Ｃｍ^２−駆動周波数２００ＨＺのＫｒ−Ｆレ
ーザを用い、それぞれ１０パルスで薄膜層１０８、１１０が除去され、ノズル１０の入口１１２及び出口１１４が形成される。

次に、図１０（Ｄ）に示すように、ノズルプレート２１をアルカリエッチング液、いわゆるエッチャントに浸漬し、ノズル１０の入口１１２と出口１１４を通じてアルカリエッチング液を基材１０６へ流し込み、該基材１０６を溶解させ、図１０（Ｅ）に示すように、ノズル１０の入口１１２と出口１１４を連通する連通穴１１８を形成する。
（実施例４）
なお、実施例１と略同一の内容については説明を省略する。

図１１（Ａ）に示すように、ノズルプレート２１を構成する基材１０６をポリイミド樹脂（ＰＩ）とし、この基材１０６の両面に、スパッタによる薄膜層１０８、１１０（Ｃｒ１００〜１００００Å）を形成する。または、Ｃｒの他にＮｉなどを用いシード層を形成し、Ｃｕ等強アルカリに耐性のある金属膜を構成しても良く、本形態ではＮｉ−Ｃｒ層を５００Å形成後、その表面にＣｕ層を５０００Å形成する。

次に、図１１（Ｂ）に示すように、ノズル面１０Ａに撥水層１２０を形成する。本形態ではＰＴＦＥ共析メッキを１μｍ施し、撥水層１２０の表面に剥離保護シート１２６をラミネート密着する。

そして、図１１（Ｃ）に示すように、両面の薄膜層１０８、１１０にノズル１０の入口１１２及び出口１１４を形成するため、高エネルギービーム（本実施例ではＥＸＣＩＭＥＲ）によるパターニングを行う。このとき、図１０（Ｃ）に示すように、金属マスク１３２、１３４に形成された穴部１３２Ａ、１３４Ａを通じて、薄膜層１０８、１１０が高エネルギービームによって照射される。

この時の加工条件は、エネルギー密度１Ｊ／Ｃｍ^２−駆動周波数２００ＨＺのＫｒ−Ｆレ
ーザを用い、１０パルスで薄膜層１０８、１１０が除去され、図１１（Ｄ）に示すように、ノズル１０の入口１１２及び出口１１４が形成される事が確認できた。なお、ノズル１０の出口１１４側は、剥離保護シート１２６、撥水層１２０及び薄膜層１１０を加工する。

次に、図１１（Ｅ）に示すように、ノズルプレート２１をエッチャント１３０に浸漬し、ノズル１０の入口１１２と、剥離保護シート１２６の穴部１２６Ａ、薄膜層１１０の穴部１１０及びノズル１０の出口１１４を通じて、アルカリエッチング液を基材１０６へ流し込み、該基材１０６を溶解させる。

そして、図１１（Ｆ）に示すように、ノズル１０の入口１１２と出口１１４を連通する連通穴１１８を形成した後、ノズルプレート２１をエッチャント１３０から取り出し、剥離保護シート１２６を撥水層１２０から剥離させる。なお、剥離保護シート１２６はノズルプレート２１をエッチャント１３０に浸漬させた状態で、溶解する部材を用いることで、基材１０６と共に溶解させるようにしても良い。

ここで、エキシマレーザによる加工において、エキシマレーザのアブレーションによるポリイミド部材の微粒子（サブミクロンサイズ）、又は、撥水層１２０等のアブレーションされない汚染物質（〜数十μｍサイズ）がノズル１０の出口１１４周りに発生、又は付着し、インクの吐出方向に悪影響を及ぼす。

このため、撥水層１２０の表面に剥離保護シート１２６を設け、ノズル１０の出口１１４を形成した後、該剥離保護シート１２６を取り除くようにすることで、ノズル１０の出口１１４の形成時に生じた汚染物質を取り除くことができる。

この他にも、ノズル１０の出口１１４周りに図示はしないが、ザグリ部を設けて、ノズル面１０Ａを保護するようにしても良い。

なお、上記実施例のインクジェット記録装置７０では、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインクジェット記録ユニット７２がそれぞれキャリッジ７６に搭載され、それら各色のインクジェット記録ヘッド７４から画像データに基づいて選択的にインク滴が吐出されてフルカラーの画像が記録紙Ｐに記録されるようになっているが、本発明におけるインクジェット記録は、記録紙Ｐ上への文字や画像の記録に限定されるものではない。

すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成するなど、工業的に用いられる液滴噴射装置全般に対して、本発明に係るインクジェット記録ヘッド７４を適用することができる。

また、上記実施例のインクジェット記録装置７０では、主走査機構８２と副走査機構９４を有するＰａｒｔｉａｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＰＷＡ）の例で説明したが、本発明におけるインクジェット記録は、これに限定されず、紙幅対応のいわゆるＦｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＦＷＡ）であってもよい。むしろ、本発明は、高密度ノズル配列を実現するのに有効なものであるため、１パス印字を必要とするＦＷＡには好適である。

本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドが適用されたインクジェット記録装置を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドが適用されたインクジェット記録ユニット示す斜視図である。 本発明の実施形態のインクジェット記録ヘッドのノズルがマトリックス状に配置された状態を表す説明図である。 本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す断面図である。 （Ａ）は、圧電素子に印加する駆動電圧の電圧波形が示されており、（Ｂ）は、圧電素子に印加する駆動電圧に対応するノズル内での液体の挙動が示されている。 本発明の第１実施の形態に係る（Ａ）〜（Ｅ）は、インクジェット記録ヘッドのノズル形成工程を示す断面図である。 本発明の第１実施の形態に係るノズルプレート及びインクプレートを示す断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１実施の形態に係るノズルの形状を示す断面図である。 本発明の第２実施の形態に係る（Ａ）〜（Ｅ）は、インクジェット記録ヘッドのノズル形成工程を示す断面図である。 本発明の第３実施の形態に係る（Ａ）〜（Ｅ）は、インクジェット記録ヘッドのノズル形成工程を示す断面図である。 本発明の第４実施の形態に係る（Ａ）〜（Ｆ）は、インクジェット記録ヘッドのノズル形成工程を示す断面図である。

符号の説明

２１ ノズルプレート
７０ インクジェット記録装置
７４ インクジェット記録ヘッド
１０６ 基材（可溶部材、第２層）
１０８ 薄膜層（不溶部材、第１層）
１１０ 薄膜層（不溶部材、第３層）
１１２ 入口
１１４ 出口
１１８ 連通穴
１２２ 金属箔（不溶部材、第１層）
１２４ 金属箔（不溶部材、第３層）

Claims (5)

1. 液滴が吐出するノズルが形成されるノズルプレートが少なくとも３層構造とされ、
   前記ノズルプレートの一端面に位置し、エッチング液に不溶な不溶部材で形成され、液滴の前記ノズルの入口が形成された第１層と、
   前記ノズルプレートの他端面に位置し、エッチング液に不溶な不溶部材で形成され、液滴を吐出させるノズルの出口が形成された第３層と、
   前記第１層と前記第３層とで挟まれ、エッチング液に可溶な可溶部材で形成され、前記入口と前記出口を連通する連通穴が形成された第２層と、
   を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 液滴が吐出するノズルが形成されるノズルプレートが少なくとも３層で構成され、
   前記ノズルプレートの一端面に位置し、エッチング液に不溶な不溶部材で形成された第１層に、液滴の前記ノズルの入口を加工する第１工程と、
   前記ノズルプレートの他端面に位置し、エッチング液に不溶な不溶部材で形成された第３層に、液滴を吐出させるノズルの出口を加工する第２工程と、
   前記ノズルプレートにエッチング液を接触させ、前記入口及び出口を通じて、エッチング液に可溶な可溶部材で形成された第２層を溶解させ、入口と出口を連通する連通穴を形成する第３工程と、
   を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
3. 前記ノズルプレートをエッチング液に浸漬させる浸漬条件を変えて前記連通穴の断面形状を変えることを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
4. 前記浸漬条件が、前記ノズルプレートをエッチング液に浸漬させる浸漬時間、エッチング液濃度、エッチング液攪拌方法の何れか、または組み合わせであることを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
5. 前記第１層に前記液滴が貯留可能なチャンバー部を接合する第４工程と、
   前記第３層に撥水処理を施す第５工程と、
   を有することを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。

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