JP4861859B2 - ノズルプレートの製造方法及び液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

ノズルプレートの製造方法及び液体吐出ヘッドの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、凹形状のザグリ部に撥液膜を形成するノズルプレートの製造方法及び液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
ノズルが形成されたノズルプレートの液体吐出面にさらに撥液膜を形成する際に、ノズルの内壁面には撥液膜が形成されないようにする方法がある。例えば、ノズル内部に充填剤を埋めた後に、ノズルプレートの液体吐出面のみに撥液膜を形成する方法や、ノズルプレートの全表面に撥液膜を形成した後に、不要な部分を除去する方法である。
特許文献１には、平坦な液体吐出面にノズルが開口しているノズルプレートの全表面に撥液膜を形成した後に、平坦な液体吐出面にシート状の弾性体（シリコーンゴム、フッ素ゴム）を貼付し、ノズルの内壁面の撥液膜を活性ガスで除去することが記載されている。
特開平９−２６７４７８号公報
しかしながら、ノズル内部に充填剤を埋め込む方法では、複数のノズルのうちで何れのノズルの開口からも充填剤のはみ出しが無い様に、且つ、全てのノズルで均一となるように充填することが、容易でないという問題がある。液体吐出面において、ノズルの開口から充填剤がはみ出していると、ノズルの開口縁近傍に撥液膜が形成されなくなってしまう。また、充填材が全てのノズルで均一に充填されていなければ、液体吐出面において、ノズルの開口縁近傍の撥液膜の形成状態がノズルごとにばらつくので、吐出性能がノズルごとにばらついてしまう。特に、凹形状のザグリ部が形成されているノズルプレートでは、そのザグリ部の底面に開口しているノズルに、何れのノズルの開口からも充填剤のはみ出しが無いように、且つ、全てのノズルで均一となるように充填することは、とても困難である。
また、特許文献１に記載の方法では、ノズルプレートの液体吐出面に凹形状のザグリ部が形成されている場合、ザグリ部の底面に位置しているノズルの開口縁に密着させるようにシート状の弾性体を貼付させることができないので、ノズルの開口縁近傍の撥液膜が除去されてしまい、吐出性能が悪くなってしまうという問題がある。
また、撥液膜の除去時に弾性体がダメージを受けるので、弾性体の再利用ができないという別の問題もある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ザグリ付きのノズルプレートであっても、精度良い撥液膜を容易に形成することができるノズルプレートの製造方法及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明は、凹形状のザグリ部と該ザグリ部の底面に開口しているノズルとを有するノズルプレートを用意し、該ノズルプレートの前記ザグリ部の底面と前記ノズルの内壁面の少なくとも一部とを含む前記ノズルプレートの表面に、撥液膜を形成する撥液膜形成工程と、凸部を有する保護プレートを用意し、該保護プレートの前記凸部の頂面を前記ノズルプレートの前記ザグリ部の底面に当接させて、前記ノズルプレートの前記ノズルの液体吐出側の開口縁に前記保護プレートの前記凸部の頂面を密着させる当接工程と、前記ノズルプレートを前記保護プレートが当接されている側とは反対側の液体供給側からエッチングすることにより、前記ノズルプレートの前記ノズルの内壁面から前記撥液膜を除去する撥液膜除去工程と、前記保護プレートと前記ノズルプレートとを分離する分離工程と、を備え、前記保護プレートの前記凸部のうちで少なくとも前記ノズルプレートの前記ザグリ部の底面との当接部分は、弾性体からなり、前記保護プレートの前記凸部のうちで前記当接部分以外の前記ノズルプレートの前記ザグリ部の底面との非当接部分は、前記当接部分よりも変形しやすい材料からなることを特徴とするノズルプレートの製造方法を提供する。
この発明によれば、ノズルの液体吐出側の開口縁に保護プレートの凸部の頂面を密着させた後に、保護プレートが当接されている側とは反対側の液体供給側からエッチングするので、ザグリ部付きのノズルプレートであっても、液体吐出面にはノズルの開口縁まで精度良く撥液膜が形成されているとともにノズルの内壁面には撥液膜が無い、精度良い撥液膜を容易に形成することができる。また、この発明によれば、ノズルプレートのノズルの開口縁と保護プレートの凸部の頂面との密着性がよくなる。また、この発明によれば、保護プレートの凸部がノズルの孔の中に入り込まないようにすることと、ノズルプレートのザグリ部の深さの寸法ばらつき及び保護プレートの凸部の高さの寸法ばらつきを吸収して、ノズルプレートのノズルの開口縁と保護プレートの凸部の頂面との密着性を良くすることとを、両立させることができる。
また、本発明は、凹形状のザグリ部と該ザグリ部の底面に開口しているノズルとを有するノズルプレートを用意し、該ノズルプレートの前記ザグリ部の底面と前記ノズルの内壁面の少なくとも一部とを含む前記ノズルプレートの表面に、撥液膜を形成する撥液膜形成工程と、凸部を有する保護プレートを用意し、該保護プレートの前記凸部の頂面を前記ノズルプレートの前記ザグリ部の底面に当接させて、前記ノズルプレートの前記ノズルの液体吐出側の開口縁に前記保護プレートの前記凸部の頂面を密着させる当接工程と、前記ノズルプレートを前記保護プレートが当接されている側とは反対側の液体供給側からエッチングすることにより、前記ノズルプレートの前記ノズルの内壁面から前記撥液膜を除去する撥液膜除去工程と、前記保護プレートと前記ノズルプレートとを分離する分離工程と、を備え、前記保護プレートのうちで少なくとも前記凸部の頂面には、前記撥液膜除去工程におけるエッチングに対して耐性を有する耐エッチング膜が形成され、前記保護プレートの前記耐エッチング膜は、金属膜からなることを特徴とするノズルプレートの製造方法を提供する。
この発明によれば、撥液膜除去工程でノズルの内壁面から撥液膜を除去する際に、保護プレートの凸部が浸食されないので、保護プレートの再利用が可能となり、ノズルプレートの製造コストを低減させることができる。
金属膜はスパッタリングなどで容易に形成可能であり、また、保護プレートの凸部をノズルプレートのザグリ部の底面に当接させたとき、金属膜であれば延性に富むので膜剥がれなどのダメージが生じにくい。したがって、保護プレートの再利用が可能となり、ノズルプレートの製造コストを低減させることができる。
また、本発明は、凹形状のザグリ部と該ザグリ部の底面に開口しているノズルとを有するノズルプレートを用意し、該ノズルプレートの前記ザグリ部の底面と前記ノズルの内壁面の少なくとも一部とを含む前記ノズルプレートの表面に、撥液膜を形成する撥液膜形成工程と、凸部を有する保護プレートを用意し、該保護プレートの前記凸部の頂面を前記ノズルプレートの前記ザグリ部の底面に当接させて、前記ノズルプレートの前記ノズルの液体吐出側の開口縁に前記保護プレートの前記凸部の頂面を密着させる当接工程と、前記ノズルプレートを前記保護プレートが当接されている側とは反対側の液体供給側からエッチングすることにより、前記ノズルプレートの前記ノズルの内壁面から前記撥液膜を除去する撥液膜除去工程と、前記保護プレートと前記ノズルプレートとを分離する分離工程と、を備え、前記保護プレートのうちで少なくとも前記凸部の頂面には、撥液膜が形成されていることを特徴とするノズルプレートの製造方法を提供する。
この発明によれば、保護プレートの凸部の頂面をノズルプレートのザグリ部の底面に当接させても、保護プレートの凸部の頂面とノズルプレートのザグリ部の底面とが接着しなくなるので、保護プレートとノズルプレートとの分離時にノズルプレートの撥液膜が剥がれてしまうことが防止される。
一実施形態では、前記ノズルプレート及び前記保護プレートのうちで少なくとも一方の全部又は一部が輻射線透過性の部材で形成されており、前記当接工程において、輻射線を用いて、前記保護プレートの前記凸部と前記ノズルプレートの前記ザグリ部との位置合わせを行う。
この実施形態によれば、保護プレートの凸部とノズルプレートのザグリ部とが精度良く位置合わせされるので、ノズルの開口縁の近傍の撥液膜を確実に保護して、撥液膜を精度よく形成することができる。
一実施形態では、前記保護プレートの前記凸部を支持している平坦部の材料が、前記ノズルプレートの基材の材料と、同じである。
この実施形態によれば、保護プレートの平坦部とノズルプレートとで熱膨張係数を合わせることにより、撥液膜除去工程で保護プレート及びノズルプレートの両プレートが加熱されても、プレート間で位置ずれが生じないようにすることができる。
一実施形態では、前記ノズルプレートの前記ノズルの液体吐出側の開口が半径ｒの円形状であり、前記ノズルプレートの前記ザグリ部の底面が半径Ｒの円形状であり、前記保護プレートの前記凸部の頂面が直径Ｄの円形状であり、前記ノズルの液体吐出側の開口の中心と前記ザグリ部の底面の中心との距離がＥであるとき、ｒ＋Ｒ＋Ｅ＜Ｄ＜２Ｒを満たす。
この実施形態によれば、ノズルの液体吐出側の開口が円形状である場合において、ノズルプレートのザグリ部と保護プレートの凸部との位置合わせズレが生じても、ノズルプレートのノズルの開口縁に保護プレートの凸部の頂面が確実に密着することになる。
一実施形態では、前記ノズルプレートの前記ノズルの液体吐出側の開口が一辺の長さｌの正方形状であり、前記ノズルプレートの前記ザグリ部の底面が一辺の長さＬの正方形状であり、前記保護プレートの前記凸部の頂面が一辺の長さＦの正方形状であり、前記ノズルの液体吐出側の開口の中心と前記ザグリ部の底面の中心との距離がＥであるとき、ｌ／２＋Ｌ／２＋Ｅ＜Ｆ＜Ｌを満たす。
この実施形態によれば、ノズルの液体吐出側の開口が正方形状である場合において、ノズルプレートのザグリ部と保護プレートの凸部との位置合わせズレが生じても、ノズルプレートのノズルの開口縁に保護プレートの凸部の頂面が確実に密着することになる。
また、本発明は、前記ノズルプレートの製造方法によって製造されたノズルプレートを用いて液体吐出ヘッドを製造す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。
この発明によれば、吐出性能の優れた液体吐出ヘッドが製造される。
本発明によれば、ザグリ付きのノズルプレートであっても、精度良い撥液膜を容易に形成することができる。
以下、添付図面に従って、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
まず、第１実施形態に係るノズルプレートの製造方法について、図１（Ａ）〜（Ｅ）の工程図を用いて説明する。
まず、図１（Ａ）に示すように、平板状の基材に、凹形状のザグリ部２１と、ザグリ部２１の底面２１２に開口しているノズル５１とを形成する。これによりザグリ部２１及びノズル５１を有する初期のノズルプレート２０が得られる。
ノズルプレート２０の基材の材料としては、例えば、ＳＵＳ（ステンレス材）などの金属、シリコン（Ｓｉ）が挙げられる。
ザグリ部２１およびノズル５１の形成方法としては、例えば、電鋳、ドライエッチング、ウェットエッチングが挙げられる。
なお、本例のノズル５１は、液体供給面２０４から液体吐出面としてのザグリ部２１の底面２１２まで流路径が連続的に狭くなるテーパ形状を有しているが、本発明におけるノズル５１の形状は、テーパ形状に限定されず、液体供給面２０４からザグリ部２１の底面２１２まで流路径が同一のストレート形状でもよい。
次に、図１（Ｂ）に示すように、ノズルプレート２０の液体供給面２０４に平板状の支持体４１を押し当ててノズルプレート２０の液体供給面２０４を保護した状態で、ノズルプレート２０の液体吐出側の全表面に、撥液膜２２を形成する。本例では、詳細には、ザグリ部２１の底面２１２、ザグリ部２１の側壁面２１３、および、ザグリ部２１の周辺部分２０３のほか、ノズル５１の内壁面にも撥液膜２２を形成する。
撥液膜２２の材料は、例えば、酸素プラズマで除去可能な撥液性材料として、フッ素系樹脂やフルオロアルキルシランが挙げられ、真空紫外線で除去可能な撥液性材料として、フルオロアルキルシランが挙げられる。
撥液膜２２の形成方法は、例えば、ＣＶＤ法、蒸着、塗布による形成が挙げられる。例えば、ノズル５１の液体吐出側の開口縁５１１の半径が５〜１５μｍである場合、撥液膜２２の厚みは、０．００１〜３μｍとする。
本例では、ノズルプレート２０のノズル５１の内部に充填剤などが充填されていない状態で撥液膜２２を形成するので、ノズル５１の内壁面にも撥液膜２２が形成される。しかし、吐出性能向上のため、ノズル５１の内壁面を親液性にする必要があるので、撥液膜２２のうちでノズル５１の内壁面に形成されている部分は、後の工程で除去する。その一方で、吐出性能向上のため、ノズルプレート２０のザグリ部２１の底面２１２にはノズル５１の開口縁５１１（エッジ）まで至る撥液膜２２を形成しておく必要がある。
なお、本例では、支持体４１をマスクとして兼用し、ノズルプレート２０の液体供給面２０４には撥液膜２２を形成しないが、本発明は、このような場合に限定されず、液体供給面２０４を含むノズルプレート２０の全表面に撥液膜を形成する場合も含む。
次に、図１（Ｃ）に示すように、平坦部３１及び凸部３２を有する保護プレート３０ａを用意し、保護プレート３０ａの凸部３２とノズルプレート２０のザグリ部２１とを位置合わせし、保護プレート３０ａをノズルプレート２０に押し当てる。具体的には、ノズル５１の液体吐出側の開口縁５１１に保護プレート３０ａの凸部３２の頂面３２２を密着させるように、保護プレート３０ａの凸部３２の頂面３２２をノズルプレート２０のザグリ部２１の底面２１２に当接させる。
保護プレート３０ａは、少なくとも一部が弾性体で形成されていることが、望ましい。保護プレート３０ａの全体が硬いと、保護プレート３０ａの凸部３２の頂面３２２をノズルプレート２０のザグリ部２１の底面２１２に当接させたとき、保護プレート３０ａの凸部３２の頂面３２２がノズル５１の開口縁５１１の全周に密着しないという問題や、保護プレート３０ａの凸部３２によりノズル５１の開口縁５１１が欠けてしまうといった問題が生じ易いからである。
特に、ノズルプレート２０のザグリ部２１の底面２１２に当接する保護プレート３０ａの凸部３２が弾性体で形成されていることが、望ましい。このように保護プレート３０ａの凸部３２が弾性体で形成されている場合、保護プレート３０ａの平坦部３１は剛性体及び弾性体の何れで形成されていてもよいが、保護プレート３０ａの平坦部３１を剛性体で形成した場合には、保護プレート３０ａのハンドリングが容易となる。その一方で、保護プレート３０ａの平坦部３１を弾性体で形成した場合には、ノズルプレート２０が反っていても保護プレート３０ａが追従するので、保護プレート３０ａの凸部３２の頂面３２２とノズルプレート２０のノズル５１の開口縁５１１との密着性が良くなる。
保護プレート３０ａの凸部３２とノズルプレート２０のザグリ部２１との位置合わせを行う態様としては、例えば次のような態様がある。
第１に、保護プレート３０ａの平坦部３１は、可視光線を透過性する透光性部材（例えばガラス）で形成し、可視光線を用いて、保護プレート３０ａの凸部３２とノズルプレート２０のザグリ部２１との位置合わせを行う態様がある。
第２に、ノズルプレート２０及び保護プレート３０ａの平坦部３１の少なくともどちらか一方を、赤外線透過性を有するシリコン（Ｓｉ）で形成し、赤外線を用いて、保護プレート３０ａの凸部３２とノズルプレート２０のザグリ部２１との位置合わせを行う態様がある。
なお、本発明における輻射線は可視光線及び赤外線に特に限定されず、これら以外の他の輻射線を用いてもよい。要するに、ノズルプレート２０及び保護プレート３０ａのうちで少なくとも一方の全部又は一部が所定波長の輻射線を透過する部材で形成されており、輻射線を用いて保護プレート３０ａの凸部３２とノズルプレート２０のザグリ部２１との位置合わせを行う。
第３に、ノズルプレート２０と保護プレート３０ａのどちらか一方に貫通パターンを予め形成しておき、他方には、位置合わせ用パターンを予め形成しておき、両パターンを位置合わせする態様がある。
保護プレート３０ａをノズルプレート２０に押し当てる態様としては、例えばエアーによる加圧がある。これにより、ノズルプレート２０側と保護プレート３０ａ側とで圧力差を生じさせる。ここで、保護プレート３０ａの凸部３２の頂面３２２とノズルプレート２０のザグリ部２１の底面２１２とが面内均一に加圧される。さらに、圧力変動を検出して、検出した圧力変動に基づいて、保護プレート３０ａの凸部３２の頂面３２２とノズルプレート２０のノズル５１の開口縁５１１との密着の良否を判断することが、好ましい。
図１（Ｃ）に示すように、保護プレート３０ａの凸部３２の頂面３２２をノズルプレート２０のザグリ部２１の底面２１２に当接させてノズル５１の開口縁５１１に凸部３２の頂面３２２を密着させた状態で、図１（Ｄ）に示すように、ノズルプレート２０の液体供給面２０４側から、酸素プラズマ（又は真空紫外線）の照射によりエッチングして、ノズル５１の内壁面から撥液膜２２を除去する。ここで、ノズルプレート２０自体がマスクとして用いられるとともに、保護プレート３０ａの凸部３２により保護されて、ノズルプレート２０のザグリ部２１の底面２１２ではノズル５１の開口縁５１１まで撥液膜２２が除去されずに残る。
次に、保護プレート３０ａとノズルプレート２０とを分離する。そうすると、図１（Ｅ）に示すように、ザグリ部２１の底面２１２においてノズル５１の開口縁５１１まで撥液膜２２が形成されているとともに、ノズル５１の内壁面からは撥液膜２２が除去された、最終形態のノズルプレート２００が得られる。
なお、図１（Ｃ）に示した保護プレート３０の平坦部３１の材料は、ノズルプレートの基材２０の材料と、同じであることが、好ましい。例えば、ノズルプレートの基材２０をシリコン（Ｓｉ）で形成し、保護プレート３０の平坦部３１をノズルプレートの基材２０と同じシリコン（Ｓｉ）で形成し、保護プレート３０の凸部３２を樹脂材料からなるドライフイルムレジストで形成する。このように、保護プレート３０の凸部３２を支持している平坦部３１をノズルプレートの基材２０と同じ材料で形成して、保護プレート３０の平坦部３１とノズルプレートの基材２０とで熱膨張係数を同じにすることにより、図１（Ｄ）に示した撥液膜除去工程でノズルプレートの基材２０及び保護プレート３０の両方に熱が加わっても、プレート間でずれが生じることが無い。
なお、本発明における保護プレートは、図１（Ｃ）に示した保護プレート３０ａに特に限定されない。図２に示すように、ノズルプレート２０のザグリ部２１の底面２１２に当接する凸部３２とともに、ノズルプレート２０のザグリ部２１の周辺部分２０３に当接する凸形状のサポート部３３がさらに形成されている保護プレート３０ｂを用いてもよい。また、図２に示すように、ノズルプレート２０の液体供給面２０４（すなわち保護プレート３０ｂと当接する側とは反対側の面である）を、加圧用プレート４２で保持することが、望ましい。加圧用プレート４２には、ノズル５１の液体供給面２０４側の開口よりも開口面積が大きな開口４２０が形成されている。これにより、保護プレート３０ｂをノズルプレート２０に押し当てたとき、保護プレート３０ｂとノズルプレート２０との密着部分であるノズル５１近傍に荷重が集中してしまわないように分散でき、ノズルプレート２０のノズル５１の開口縁５１１やその近傍の撥液膜２２にダメージを与えないようにすることができる。
次に、第２実施形態に係るノズルプレートの製造方法について、説明する。
本実施形態では、図１（Ｃ）及び（Ｄ）に示す保護プレート３０として、その少なくとも凸部３２の頂面３２２に、図１（Ｄ）に示した撥液膜２２を除去する工程でのエッチングに対して耐性を有する膜（以下「耐エッチング膜」という）が形成されているものを用いる。
図３（Ａ）に示す保護プレート３０ｃは、凸部３２の頂面３２２のみに耐エッチング膜３４が形成されている。
図３（Ｂ）に示す保護プレート３０ｄのように、凸部３２の頂面３２２のみでなく、凸部３２の側壁面３２３及び平坦部３１の平坦面３１１にも耐エッチング膜３４が形成されていてもよい。
これらのような耐エッチング膜３４が形成された保護プレート３０（３０ｃ、３０ｄ）を用いて、図１（Ａ）〜（Ｅ）に示したノズルプレート製造処理を行う。
また、図１（Ｃ）及び（Ｄ）に示した保護プレート３０の全表面に耐エッチング膜３４が形成されていてもよい。
例えば、酸素プラズマ処理でエッチングを行う場合には、酸素プラズマ雰囲気で特に凸部３２が浸食されないように、これを耐エッチング膜３４によって保護する。また、例えば、真空紫外線照射でエッチングを行う場合には、真空紫外線で特に凸部３２が浸食されないように、これを耐エッチング膜３４によって保護する。
このような耐エッチング膜３４により凸部３２がダメージを受けなくなるので、保護プレート３０（３０ｃ、３０ｄ）の再利用が可能となる。特に、凸部３２の形成には工数がかかるので、保護プレート３０を再利用できることにより、ノズルプレートの製造コストが低減される。
図３（Ａ）に示した保護プレート３０ｃの製造処理では、凸部３２の頂面３２２のみに耐エッチング膜３４を形成する。また、図３（Ｂ）に示した保護プレート３０ｄの製造処理では、凸部３２の頂面３２２のみでなく、凸部３２の側壁面３２３及び平坦部３１の平坦面３１１にも耐エッチング膜３４を形成する。保護プレート３０の全表面に耐エッチング膜３４を形成してもよい。
耐エッチング膜３４は、例えば金属膜からなる。金属膜はスパッタリングなどで容易に形成可能であり、また、保護プレート３０をノズルプレート２０に押し当てたとき、凸部３２が少し変形したとしても、金属膜であれば延性に富むので膜剥がれなどのダメージが生じにくい。
例えば、金属膜の材料として、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｃｒを用い、スパッタリングで厚さ０．０５〜０．２μｍの金属膜を形成する。
次に、第３実施形態に係るノズルプレートの製造方法について、説明する。
本実施形態では、図１（Ｃ）及び（Ｄ）に示す保護プレート３０として、その少なくとも凸部３２の頂面３２２に、撥液膜が形成されているものを用いる。
図４（Ａ）に示す保護プレート３０ｅは、凸部３２の頂面３２２のみに撥液膜３５が形成されている。
図４（Ｂ）に示す保護プレート３０ｄのように、凸部３２の頂面３２２のみでなく、凸部３２の側壁面３２３及び平坦部３１の平坦面３１１にも撥液膜３５が形成されていてもよい。
これらのような撥液膜３５が形成された保護プレート３０（３０ｅ、３０ｆ）を用いて、図１（Ａ）〜（Ｅ）に示したノズルプレート製造処理を行う。
また、図１（Ｃ）及び（Ｄ）に示した保護プレート３０の全表面に撥液膜３５が形成されていてもよい。
図１（Ｃ）に示すように保護プレート３０をノズルプレート２０に押し当てたとき、保護プレート３０の凸部３２の頂面３２２とノズルプレート２０のザグリ部２１の底面２１２とが接着してしまう場合には、図１（Ｅ）に示した保護プレート３０とノズルプレート２０とを分離する工程でノズルプレート２０の撥液膜２２が剥がれてしまう。そこで、本実施形態における保護プレート３０ｅ、３０ｆの撥液膜２２は、図１（Ｃ）の工程における接着を防止することにより、ノズルプレート２０の撥液膜２２が剥がれてしまうことを防止する。
図４（Ａ）に示した保護プレート３０ｅの製造処理では、凸部３２の頂面３２２のみに、撥液膜３５を形成する。また、図４（Ｂ）に示した保護プレート３０ｆの製造処理では、凸部３２の頂面３２２のみでなく、凸部３２の側壁面３２３及び平坦部３１の平坦面３１１にも、撥液膜３５を形成する。保護プレート３０の全表面に撥液膜３５を形成してもよい。
以上説明したように、本実施形態では、保護プレート３０の表面のうちで、少なくともノズルプレート２０のノズル５１の開口縁５１１及びその近傍に当接する部分に撥液膜３５を形成する。
保護プレート３０の撥液膜３５は、例えば、ノズルプレート２０の撥液膜２２と同じ材料を用い、ノズルプレート２０の撥液膜２２と同じ方法を用いて、ノズルプレート２０の撥液膜２２と同じ厚みにして形成する。
また、図４（Ｃ）に示す保護プレート３０ｇのように、前述の第２実施形態で説明した耐エッチング膜３４と、図４（Ｂ）に示した撥液膜３５とが、両方とも形成されてもよい。このような保護プレート３０ｇの製造処理では、保護プレート３０ｇの表面に金属膜からなる耐エッチング膜３４を形成し、さらに耐エッチング膜３４上に撥液膜３５を形成する。このような耐エッチング膜３４及び撥液膜３５が形成されている保護プレート３０ｇによれば、エッチングにより保護プレート３０ｇがダメージを受けることを防止できるとともに、ノズルプレート２０の撥液膜２２が剥がれてしまうことも防止できることになる。本例の保護プレート３０ｇは、その表面に撥液膜３５を形成し直すだけで再利用することができる。
図１〜図４に示した保護プレート３０（３０ａ〜３０ｇ）の凸部３２の形状の例について、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示す。
図５（Ａ）に示す凸部３２ａは、円柱形状であり、図１（Ｃ）に示したノズルプレート２０のザグリ部２１の底面２１２と当接する外側部分３２１（以下「当接部分」ともいう）と、ノズルプレート２０のザグリ部２１の底面２１２とは当接しない内側部分３２０（以下「非当接部分」ともいう）と、によって構成されている。ここで、外側部分３２１よりも内側部分３２０の方が、ヤング率が小さく、変形しやすい。
もしも、凸部３２ａの外側部分３２１が柔らかすぎると、凸部３２ａの頂面を図１（Ｃ）に示したノズル５１の開口縁５１１に密着させたときにノズル５１の開口の中に凸部３２ａの一部が入り込んでしまう。また、凸部３２ａの全体が硬いと、図１（Ｃ）に示したザグリ部２１の深さばらつきや、凸部３２ａ自体の高さばらつきを吸収できず、ノズル５１の開口縁５１１に凸部３２ａの頂面をきちんと密着させることが困難になる。特に、多数のノズル５１を有するノズルプレートを製造する場合、ノズル５１間での吐出性能のばらつきが顕著になってしまう。
本例の凸部３２ａは、外側部分３２１のヤング率が高いので、ザグリ部２１の底面２１２に形成されているノズル５１の中に入り込んでしまうことがなく、また、内側部分３２０のヤング率が低いので、全てのノズル５１について、その開口縁５１１に凸部３２ａの頂面をきちんと密着させることができる。
図５（Ａ）に示した凸部３２ａを有する保護プレート３０の製造処理を、図６（Ａ）〜（Ｄ）の工程図を用いて説明する。
まず、図６（Ａ）に示すように、平坦部３１としての基板上に、第１の樹脂材料３２００としてレジストを塗布し、次に、図６（Ｂ）に示すように、円柱形状にパターニングして内側部分３２０を形成する。図６（Ｂ）の内側部分３２０を真上から見た平面図を図７（Ａ）に示す。次に、図６（Ｃ）に示すように、内側部分３２０を覆うようにして、第２の樹脂材料３２１０を平坦部３１上に塗布し、図６（Ｄ）に示すように、円柱形状にパターニングして外側部分３２１を形成する。そうすると平坦部３１上に図５（Ａ）に示した凸部３２ａが形成される。図６（Ｄ）の凸部３２ａを真上から見た平面図を図７（Ｂ）に示す。
第１の樹脂材料３２００として例えば、ウレタン系の感光性樹脂を用い、第２の樹脂材料３２１０として例えば、エポキシ系の感光性樹脂を用いる。
なお、図６（Ａ）〜（Ｄ）には、外側部分３２１よりもヤング率が低い内側部分３２０を形成した場合を例に説明したが、中空構造の凸部３２を形成するようにしてもよい。すなわち、図５（Ａ）に示す内側部分３２０を中空にする。このような中空構造の凸部３２を有する保護プレート３０を形成するには、図６（Ａ）〜（Ｄ）に示す工程を行った後、図６（Ｄ）に示した内側部分３２０を構成する第２の樹脂材料を除去すればよい。
図５（Ｂ）及び（Ｃ）は、中空構造を有する他の例の凸部３２ｂ、３２ｃを示す。
図５（Ｂ）に示した凸部３２ｂを有する保護プレート３０は、まず、図８（Ａ）に示すように、平坦部３１としての基板上に、第１の樹脂材料３２００としてレジストを塗布し、次に、図８（Ｂ）に示すように、パターニングして型３２０２を形成する。次に、図８（Ｃ）に示すように、型３２０２を覆うようにして、第２の樹脂材料３２１０を平坦部３１上に塗布し、図８（Ｄ）に示すように、パターニングして外側部分としての凸部３２ｂを形成し、図８（Ｅ）に示すように、型３２０２を除去する。そうすると図５（Ｂ）に示した中空構造の凸部３２ｂを有する保護プレート３０が得られる。
図５（Ｃ）に示した凸部３２ｃを有する保護プレート３０は、図９（Ａ）に示すように、平坦部３１としての基板上に、第１の樹脂材料３２００としてレジストを塗布し、次に、図９（Ｂ）に示すパターニング及び図９（Ｃ）に示す熱処理を行って型３２０４を形成する。次に、図９（Ｄ）に示すように、型３２０４を覆うよう第２の樹脂材料３２１０をスプレーで塗布し、図９（Ｅ）に示すように、パターニングして外側部分としての凸部３２ｃを形成し、図９（Ｆ）に示すように、型３２０４を除去する。そうすると図５（Ｃ）に示した中空構造の凸部３２ｃを有する保護プレート３０が得られる。
次に、保護プレート３０の凸部３２とノズルプレート２０のザグリ部２１との間の寸法の対応関係について説明する。
図１０（Ａ）は、ノズルプレート２０のノズル５１の液体吐出側の開口縁５１１、ノズルプレート２０のザグリ部２１の底面２１２、及び、保護プレート３０の凸部３２の頂面が、すべて円形状である場合を示している。
図１０（Ａ）において、ノズル５１の開口縁５１１の半径ｒ、ザグリ部２１の底面２１２の半径Ｒ、凸部３２の頂面の直径Ｄ、ノズル５１の開口の中心とザグリ部２１の底面２１２の中心との間の距離Ｅとしたとき、ｒ＋Ｒ＋Ｅ＜Ｄ＜２Ｒを満たす。
図１０（Ｂ）は、ノズルプレート２０のノズル５１の液体吐出側の開口縁５１１、ノズルプレート２０のザグリ部２１の底面２１２、及び、保護プレート３０の凸部３２の頂面が、すべて正方形状である場合を示している。
図１０（Ｂ）において、ノズル５１の開口縁５１１の一辺の長さｌ、ザグリ部２１の底面の一辺の長さＬ、凸部３２の頂面の一辺の長さＦ、ノズル５１の開口の中心とザグリ部２１の底面２１２の中心との間の距離Ｅとしたとき、ｌ／２＋Ｌ／２＋Ｅ＜Ｆ＜Ｌを満たす。
図１１（Ａ）は、液体吐出ヘッド５０の一例の全体構成を示す平面透視図である。
図１１（Ａ）に一例として示す液体吐出ヘッド５０は、いわゆるフルライン型の液体吐出ヘッドであり、被吐出媒体１６の搬送方向（図中に矢印Ｓで示す副走査方向）と直交する方向（図中に矢印Ｍで示す主走査方向）において、被吐出媒体１６の幅Ｗｍに対応する長さにわたり、被吐出媒体１６に向けてインクを打滴する多数のノズル５１（液体吐出口）を２次元的に配列させた構造を有している。
液体吐出ヘッド５０は、液体を吐出するノズル５１、ノズル５１に連通する圧力室５２、圧力室５２へ液体を供給するための液体供給口５３などを含んでなる複数の液体吐出素子５４が、主走査方向Ｍおよび主走査方向Ｍに対して所定の鋭角θ（０度＜θ＜９０度）をなす斜め方向の２方向に沿って配列されている。なお、図１１（Ａ）では、図示の便宜上、一部の液体吐出素子５４のみ描いている。
ノズル５１は、具体的には、主走査方向Ｍに対して所定の鋭角θをなす斜め方向において、一定のピッチｄで配列されており、これにより、主走査方向Ｍに沿った一直線上にｄ×ｃｏｓθの間隔で配列されたものと等価に取り扱うことができる。
図１１（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った垂直断面を、図１１（Ｂ）に示す。
図１１（Ｂ）において、液体吐出ヘッド５０は、液体を吐出するノズル５１と、ノズル５１に連通し液体が充填される圧力室５２と、圧力室５２へ液体を供給するための液体供給口５３と、液体供給口５３を介して圧力室５２に連通する共通流路５５と、圧力室５２内の圧力を変化させるアクチュエータとしての圧電素子５８を含んで構成される。
なお、図１１（Ｂ）には、図示の便宜上、ひとつの液体吐出素子５４のみ描かれているが、液体吐出ヘッド５０は、実際には、図１１（Ａ）に示したように２次元配列された複数の液体吐出素子５４によって構成されている。ひとつの液体吐出素子５４は、具体的には、ノズル５１、圧力室５２、液体供給口５３、および、圧電素子５８を、それぞれひとつずつ有する。すなわち、液体吐出ヘッド５０は、実際には、複数のノズル５１、複数の圧力室５２、複数の液体供給口５３、および、複数の圧電素子５８を備えている。
液体吐出ヘッド５０は、ザグリ部２１、撥液膜２２及びノズル５１が形成されているノズルプレート２００を、圧力室５２などが形成されている圧力室プレート５０２に接合して、構成されている。
圧力室プレート５０２には、圧力室５２と、液体供給口５３と、共通流路５５が形成されている。
圧力室プレート５０２のノズルプレート２００との接合面２０４（液体供給面）とは反対側の面には振動板５６が接合されており、圧力室５２の上面板を構成している。振動板５６上には、圧電素子５８が形成されている。
図１２は、図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示した液体吐出ヘッド５０を製造する処理の一例を示す。本例では、図１（Ａ）〜（Ｅ）を用いて説明した製造処理によって製造されたノズルプレート２００（すなわち撥液膜２２が形成されたノズルプレートである）を、圧力室５２、液体供給口５３及び共通流路５５が予め形成された圧力室プレート５０２に接合する。振動板５６及び圧電素子５８は、ノズルプレート２００を圧力室プレート５０２に接合した後に形成するようにしてもよい。
以上、液体吐出ヘッドとして、圧電素子により吐出力を発生する所謂ピエゾ式の液体吐出ヘッドを例に説明したが、ヒータ（電熱器）により吐出力を発生する所謂サーマル式の液体吐出ヘッドなど、ピエゾ式以外の他の方式の液体吐出ヘッドに、本発明を適用してもよい。
また、液体吐出ヘッドから吐出される液体は、インクに特に限定されず、ノズルから吐出可能な液体であればよい。
なお、本発明は、本明細書において説明した例や図面に図示された例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の設計変更や改良を行ってよいのはもちろんである。
第１実施形態に係るノズルプレートの製造方法の説明に用いる工程図 保護プレートにサポート部が設けられている場合の説明に用いる説明図 第２実施形態に係るノズルプレートの製造方法の説明に用いる説明図 第３実施形態に係るノズルプレートの製造方法の説明に用いる説明図 保護プレートの凸部の各種形状を示す斜視図 第１の例の保護プレートの製造処理の説明に用いる工程図 第１の例の保護プレートの凸部の平面図 第２の例の保護プレートの製造処理の説明に用いる工程図 第３の例の保護プレートの製造処理の説明に用いる工程図 保護プレートの凸部とノズルプレートのザグリ部との間の寸法の対応関係の説明に用いる説明図 （Ａ）は液体吐出ヘッドの一例の全体構成を示す平面透視図、（Ｂ）はそのＢ−Ｂ線に沿った断面図 液体吐出ヘッドの製造処理の説明に用いる説明図
符号の説明
２０、２００…ノズルプレート、２１…ザグリ部、２２…撥液膜、３０（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ）…保護プレート、３１…平坦部、３２…凸部、３３…サポート部、３４…耐エッチング膜、３５…撥液膜、４１…支持体、４２…加圧用プレート、５１…ノズル、２０４…液体供給面、２１２…ザグリ部の底面、２１３…ザグリ部の側壁面、３１１…平坦面、３２０…凸部の内側部分（非当接部分）、３２１…凸部の外側部分（当接部分）、３２２…凸部の頂面、３２３…凸部の側壁面、５１１…ノズルの開口縁（エッジ）

Claims (8)

  1. 凹形状のザグリ部と該ザグリ部の底面に開口しているノズルとを有するノズルプレートを用意し、該ノズルプレートの前記ザグリ部の底面と前記ノズルの内壁面の少なくとも一部とを含む前記ノズルプレートの表面に、撥液膜を形成する撥液膜形成工程と、
    凸部を有する保護プレートを用意し、該保護プレートの前記凸部の頂面を前記ノズルプレートの前記ザグリ部の底面に当接させて、前記ノズルプレートの前記ノズルの液体吐出側の開口縁に前記保護プレートの前記凸部の頂面を密着させる当接工程と、
    前記ノズルプレートを前記保護プレートが当接されている側とは反対側の液体供給側からエッチングすることにより、前記ノズルプレートの前記ノズルの内壁面から前記撥液膜を除去する撥液膜除去工程と、
    前記保護プレートと前記ノズルプレートとを分離する分離工程と、
    を備え、
    前記保護プレートの前記凸部のうちで少なくとも前記ノズルプレートの前記ザグリ部の底面との当接部分は、弾性体からなり、
    前記保護プレートの前記凸部のうちで前記当接部分以外の前記ノズルプレートの前記ザグリ部の底面との非当接部分は、前記当接部分よりも変形しやすい材料からなることを特徴とするノズルプレートの製造方法。
  2. 凹形状のザグリ部と該ザグリ部の底面に開口しているノズルとを有するノズルプレートを用意し、該ノズルプレートの前記ザグリ部の底面と前記ノズルの内壁面の少なくとも一部とを含む前記ノズルプレートの表面に、撥液膜を形成する撥液膜形成工程と、
    凸部を有する保護プレートを用意し、該保護プレートの前記凸部の頂面を前記ノズルプレートの前記ザグリ部の底面に当接させて、前記ノズルプレートの前記ノズルの液体吐出側の開口縁に前記保護プレートの前記凸部の頂面を密着させる当接工程と、
    前記ノズルプレートを前記保護プレートが当接されている側とは反対側の液体供給側からエッチングすることにより、前記ノズルプレートの前記ノズルの内壁面から前記撥液膜を除去する撥液膜除去工程と、
    前記保護プレートと前記ノズルプレートとを分離する分離工程と、
    を備え、
    前記保護プレートのうちで少なくとも前記凸部の頂面には、前記撥液膜除去工程におけるエッチングに対して耐性を有する耐エッチング膜が形成され、
    前記保護プレートの前記耐エッチング膜は、金属膜からなることを特徴とするノズルプレートの製造方法。
  3. 凹形状のザグリ部と該ザグリ部の底面に開口しているノズルとを有するノズルプレートを用意し、該ノズルプレートの前記ザグリ部の底面と前記ノズルの内壁面の少なくとも一部とを含む前記ノズルプレートの表面に、撥液膜を形成する撥液膜形成工程と、
    凸部を有する保護プレートを用意し、該保護プレートの前記凸部の頂面を前記ノズルプレートの前記ザグリ部の底面に当接させて、前記ノズルプレートの前記ノズルの液体吐出側の開口縁に前記保護プレートの前記凸部の頂面を密着させる当接工程と、
    前記ノズルプレートを前記保護プレートが当接されている側とは反対側の液体供給側からエッチングすることにより、前記ノズルプレートの前記ノズルの内壁面から前記撥液膜を除去する撥液膜除去工程と、
    前記保護プレートと前記ノズルプレートとを分離する分離工程と、
    を備え、
    前記保護プレートのうちで少なくとも前記凸部の頂面には、撥液膜が形成されていることを特徴とするノズルプレートの製造方法。
  4. 前記ノズルプレート及び前記保護プレートのうちで少なくとも一方の全部又は一部が輻射線透過性の部材で形成されており、前記当接工程において、輻射線を用いて、前記保護プレートの前記凸部と前記ノズルプレートの前記ザグリ部との位置合わせを行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のノズルプレートの製造方法。
  5. 前記保護プレートの前記凸部を支持している平坦部の材料が、前記ノズルプレートの基材の材料と、同じであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のノズルプレートの製造方法。
  6. 前記ノズルプレートの前記ノズルの液体吐出側の開口が半径ｒの円形状であり、前記ノズルプレートの前記ザグリ部の底面が半径Ｒの円形状であり、前記保護プレートの前記凸部の頂面が直径Ｄの円形状であり、前記ノズルの液体吐出側の開口の中心と前記ザグリ部の底面の中心との距離がＥであるとき、ｒ＋Ｒ＋Ｅ＜Ｄ＜２Ｒを満たすことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のノズルプレートの製造方法。
  7. 前記ノズルプレートの前記ノズルの液体吐出側の開口が一辺の長さｌの正方形状であり、前記ノズルプレートの前記ザグリ部の底面が一辺の長さＬの正方形状であり、前記保護プレートの前記凸部の頂面が一辺の長さＦの正方形状であり、前記ノズルの液体吐出側の開口の中心と前記ザグリ部の底面の中心との距離がＥであるとき、ｌ／２＋Ｌ／２＋Ｅ＜Ｆ＜Ｌを満たすことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のノズルプレートの製造方法。
  8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載のノズルプレートの製造方法によって製造されたノズルプレートを用いて液体吐出ヘッドを製造することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
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