JP2004098657A

JP2004098657A - 液体噴射ヘッドの製造方法

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Publication number: JP2004098657A
Application number: JP2003194703A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Mori; 毛利　明広; Atsuto Yamaguchi; 山口　敦人; Hideto Takayama; 高山　秀人
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2003-07-10
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】圧電体や振動板を薄膜化することとともにノズル構造や圧力室等の液流路および圧電素子を精度良く作製でき、マルチノズル化を容易に実現できしかも液滴吐出を精度よく制御できる液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】圧電体４上に積層または塗工により振動板５を形成し、振動板５の上に溶解可能な樹脂で圧力室１や液供給路を構成する液流路パターンを形成する。次いで、常温にて固体状のエポキシ樹脂を含む被覆樹脂を溶剤に溶解し、これを溶解可能なパターン樹脂層上に塗工することにより、圧力室１を区画する隔壁１ａを含む被覆樹脂層１３を形成し、そして、被覆樹脂層１３に液吐出口２を形成する。その後に、溶解可能なパターン樹脂層を溶出し、圧電体４を圧力室１に対応するようにパターニングして、液体噴射ヘッドを作製する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴を吐出飛翔させて記録媒体等に付着させる液体噴射ヘッドの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体噴射方式（インクジェット方式）は、いわゆるノンインパクト記録方式の一つであり、記録時における騒音の発生が無視しうる程度に小さく、高速記録と様々な記録媒体に対する記録が可能であり、いわゆる普通紙に対しても特別な処理を必要とせずに定着し、しかも高精細な画像が廉価に得られることなどの特徴を有している。このような利点から、コンピュータの周辺機器としてのプリンタばかりでなく、複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサ等のプリンティングシステムでここ数年急速に普及している。
【０００３】
今日、広く一般的に用いられている液体噴射装置の液吐出方法は、電気熱変換素子（ヒーター）を利用する方法と、圧電素子（ピエゾ素子）を利用する方法がある。どちらの方法も、電気的な信号によって液滴の吐出を制御することが可能である。
【０００４】
電気熱変換素子を利用する方法は、電気信号を電気熱変換素子に与えることにより、その近傍の液体を瞬時にして沸騰させ、その時の液体の相変化により急激な気泡の成長によって液滴を高速に吐出させるものである。したがって、この方法は、液体噴射ヘッドの構造が簡単でノズルの集積化が容易である等の利点がある。一方、この方法固有の問題としては、液体噴射ヘッド内の蓄熱による飛翔液滴の体積変動、消泡によるキャビテーションの電気熱変換素子に与える悪影響等がある。
【０００５】
このような問題を解決するものとして、例えば、特開昭５４−１６１９３５号公報、特開昭６１−１８５４５５号公報、特開昭６１−２４９７６８号公報、特開平４−１０９４０号公報、特開平４−１０９４１号公報に記載された液体噴射記録方法および液体噴射ヘッドがある。これらに記載の液体噴射記録方法は、記録信号に応じて電気熱変換素子上に生じる気泡を外気と連通させることを特徴とするものであり、これは、具体的には、電気熱変換素子と吐出口間の距離を短くした液滴吐出手段などにより達成している。このような方法を用いることにより、飛翔液滴の体積安定性の向上、高速小液滴記録、キャビテーションの解消による電気熱変換素子の耐久性の向上等が可能となり、高精細画像が容易に得られる。
【０００６】
また、圧電素子（ピエゾ素子）を利用する方法においては、例えば、液吐出口に連通した液供給室と、その液供給室に連通した圧力室と、その圧力室に設けられて圧電素子が接合された振動板等により構成された装置を用い、液体の吐出方向と圧電素子の振動方向は、従来、同方向である。このような構成において、圧電素子に所定の電圧を印加すると、圧電素子が伸縮することによって、圧電素子と振動板が太鼓状の振動を起こして圧力室内の液体が圧縮され、それにより液吐出口から液滴が吐出する。したがって、この圧電素子を利用する方法は、液体噴射ヘッド内の蓄熱による飛翔液滴の体積変動、消泡によるキャビテーションの電気熱変換素子に与える悪影響等はないが、液体噴射ヘッドを精度よく製造することやノズルの集積化が困難である等の問題点がある。
【０００７】
現在、液体噴射装置は、その普及に伴い、印字性能の向上、特に高解像度化および高速印字が求められている。そのため、液体噴射ヘッドを微細化し、マルチノズルヘッド構造を用いて高解像度および高速印字を実現することが試みられている。
【０００８】
電気熱変換素子を利用する方法においては容易であるヘッドの微細加工と同様に、圧電素子のヘッドの微細加工により、そのヘッドの小型化が強く求められている。圧電素子の小型化のためには、圧電体の厚みを薄くして、振動板を利用してたわみ振動を発生させ液体を吐出させる方法が構造上可能である。しかし、電圧に対する圧電体自身の変位量は非常に小さく、そのため圧電素子を小型化すると、圧電性の低下から十分な応力や振動が発生せず液体を吐出することができない。そこで、小型、マルチノズルヘッドを有した高解像度、高速記録を実現するためには、薄い膜厚においても十分な圧電性を有する圧電薄膜材料を開発し、その製造方法を確立することが試みられている。
【０００９】
特に、従来から用いられている焼結体の圧電材料では、素子を切削等の機械的な加工により小型化してきたが、機械的加工では小型化に限界がある上、圧電特性の劣化を招き、小型化と高解像度を両立させることは困難であった。
【００１０】
一方、従来の焼結体を用いた圧電素子の課題を解決するものとして、特開平１０−２８６９５３号公報等において、圧電素子を構成する圧電体や振動板等を薄膜化することにより半導体プロセスで一般に用いられている微細加工が可能な形状とし、さらに膜厚が薄くても大きな圧電特性を有する薄膜材料を開発し、高密度なノズルの構造を実現する構成およびその製造方法の提案がなされている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平１０−２８６９５３号公報等において提案されている製造工程によれば、圧電素子を構成する圧電体や振動板等を薄膜化することで半導体プロセスを用いて微細加工を行っているが、デバイスとしての液体噴射ヘッドの形成については、なんら具体的な製造方法が開示されていない。
【００１２】
液体噴射ヘッドにおいては、小型化、マルチノズルヘッドを有した高解像度、高速記録を実現するためには、圧電素子だけではなく、ノズル構造、圧力室、液供給路などの最適設計ができ、液滴を精度よく制御することができる構造の作製が重要な課題となっている。
【００１３】
そこで、本発明は、前述した従来技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、圧電体や振動板等を薄膜化することにより半導体プロセスを用いて微細加工を行うことを可能にするとともに、ノズル構造や圧力室等の液流路および圧電素子を精度良く作製でき、マルチノズル化を容易に実現することができしかも液体吐出を精度よく制御できる液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１の発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、液体を吐出するための吐出圧力を発生する圧電部材を基板上に形成する工程と、該圧電部材上に振動板を設ける工程と、該振動板上に溶解可能な樹脂を含む液流路パターンを形成する工程と、前記液流路パターンの上に液流路の壁となる樹脂を含む被覆層を形成する工程と、前記液流路パターンを除去して前記液流路を形成する工程と、前記基板を除去する工程と、前記圧電部材を前記液流路に対応するようにパターニングする工程と、を有することを特徴とする。
【００１５】
第２の発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、液体を吐出するための吐出圧力を発生する圧電部材を基板上に形成する工程と、該圧電部材上に振動板を設ける工程と、該振動板上に溶解可能な樹脂を含む液流路パターンを形成する工程と、前記液流路パターンの上に液流路の壁となる樹脂を含む被覆層を形成する工程と、前記基板を除去する工程と、前記圧電部材を前記液流路に対応するようにパターニングする工程と、前記液流路パターンを除去して前記液流路を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１６】
【作用】
本発明によれば、圧電体や振動板等を薄膜化することにより半導体プロセスを用いて微細加工を行うことを可能にするとともに、ノズル構造や圧力室等の液流路および圧電素子の個々の位置精度を向上させることができ、これらの最適設計を可能にし、さらに、マルチノズル化を容易に実現できるとともに液体吐出を精度よく制御でき、小型化、高解像度および高速記録を可能にする液体噴射ヘッドを作製することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法により作製される液体噴射ヘッドを一部破断して示す液吐出方向から見た斜視図であり、図２は、図１に示す液体噴射ヘッドにおける圧力室や液供給路等の液流路を裏面側から見た部分的な概略図であり、図３は、図１に示す液体噴射ヘッドを裏面側から見た部分的な概略図である。
【００１９】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法により作製される液体噴射ヘッドは、図１ないし図３に図示するように、液体を収容する圧力室１、液体を吐出する液吐出口２、液吐出口２に連通し圧力室１に圧力を印加するための圧電体４、および圧電体４により振動する金属、セラミック、樹脂等の振動板５を備え、圧力室１は、隔壁１ａによりそれぞれ分離され、横方向に複数並列して構成されており、液吐出口２および圧電体４も圧力室１と同数が同様に並列して構成されている。
【００２０】
圧力室１は、液供給路３に連通してこの液供給路３とともに液吐出口２へ液体を送る液流路を形成し、圧力室１を区画する隔壁１ａ等の液流路の壁は後述するように有機高分子材料（被覆樹脂）により構成され、また、圧力室１の一面には振動板５が接合されている。振動板５には圧電体４が形成され、圧電体４の両面には、各圧電体４に信号を送る信号電極６と共通電極７とがそれぞれ配されている。信号電極６は、図３に示すように、各圧電体４それぞれに対応して形成され、信号電極６に対応する信号線９は、ベース基板８にパターニングされ、外部からのフレキシブルな信号線と接触容易に配置される。信号線９と圧電体４上の信号電極６は、それぞれ、Ａｕワイヤー９ａによりワイヤーボンディングされ結線されている。
【００２１】
液供給口３ａは、ベース基板８を裏面側から貫いて液供給路３に連通し、各圧力室１へ液体を送液可能なように設計されている。
【００２２】
ここで、圧電素子を構成する圧電体４としては、鉛を含有した誘電体薄膜がその優れた圧電性から効果的であり、膜厚が２０μｍ以下の厚みにおいても十分な圧電特性を有している。また、圧電体の厚みを２０μｍ以下とすることによって、圧電体を薄膜プロセスにより形成できることに加え、微細加工も行えることから、圧電素子の大きさも約１０μｍ程度の幅でも加工することができる。これにより、液吐出口２を微小なピッチ幅で１列に配置することが可能となり、印字解像度を向上させ、さらに印字速度を向上させることができる。
【００２３】
次に、本発明の一実施の形態による液体噴射ヘッドの製造方法について図４を用いて説明する。図４は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の主要工程を断面で示す概略的な工程図である。
【００２４】
図４の（ａ）〜（ｃ）において、ＭｇＯ基板１０上に信号電極６となるＰｔ層を形成し（同図（ａ））、その信号電極６の上に圧電体４となる圧電部材である鉛系誘電体をｒｆスパッタリングにより形成し（同図（ｂ））、次いで圧電体４の上に共通電極７となるＡｕ層を形成する（同図（ｃ））。なお、基板１０としてＭｇＯを用いているが、ＭｇＯに限定されるものではなく、Ｓｉ基板に酸化膜を形成したものや、ＭｇＯ等の金属酸化膜を積層堆積したものを用いることもできる。また、圧電体４としての鉛系誘電体は、膜厚３μｍのＰＺＴ系のｃ軸方向に配向した配向膜あるいは単結晶膜であれば、良い圧電性を得ることができる。この鉛系誘電体の形成方法としては、ｒｆスパッタ法の他、ＭＯＣＶＤもしくはゾルゲル溶液を用いたスピンコート法においても良好な結晶性を有する圧電性薄膜を形成することができる。
【００２５】
次に、同図（ｄ）に示すように、圧電体４上に形成した共通電極７の上に、金属材料、セラミック材料あるいは有機樹脂にて振動板５を形成する。この振動板５の形成は、スピンコート法により振動板を形成したが、ＰＥＴ等のフィルム上に溶剤で溶解した有機樹脂を塗布し、そして乾燥させてドライフィルムを作成し、共通電極７上にラミネート（積層）することによって形成することも可能である。また、樹脂製でなくともＣｒ、Ｎｉ、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２など金属や金属酸化物などをスパッタリングや蒸着、塗布法、ゾルゲル法を用いて積層してもよい。また樹脂との多層積層構造であってもよい。
【００２６】
次に、同図（ｅ）〜（ｆ）に示すように、振動板５の上に図２に示すような圧力室１と圧力室１に連通する液供給路３を構成する液流路の溶解可能な樹脂によるパターン樹脂層１２を形成する。すなわち、振動板５の上に溶解可能な樹脂材料層１１を塗布して（同図（ｅ））、圧力室１と液供給路３を構成する液流路をパターニングし、液流路パターンを形成する（同図（ｆ））。最も一般的な手段としては、感光性有機材料にて形成する手段が挙げられる。感光性有機材料を使用する場合においては、液流路のパターン樹脂層１２は溶解可能であるため、ポジ型レジストあるいは溶解性変化型のネガ型レジストの使用が可能である。レジスト層の形成方法としては、感光性材料を適当な溶剤に溶解し、ＰＥＴ等のフィルム上に塗布、乾燥してドライフィルムを作成し、これをラミネートすることにより形成することが好ましい。また、他の塗工方法としては、スピンコートやスクリーン印刷法等の手段にて形成することが可能である。上述したドライフィルムとしては、ポリメチルイソプロピルケトン、ポリビニルケトン等のビニルケトン系光崩壊性高分子化合物を好適に用いることができる。
【００２７】
その後に、同図（ｇ）に示すように、液流路パターンである溶解可能なパターン樹脂層１２上にさらに樹脂を含む被覆層である被覆樹脂層１３を通常のスピンコート、キャストコートあるいはロールコート法等で形成する。
【００２８】
ここで、被覆樹脂層１３を形成する工程において、溶解可能なパターン樹脂層１２を変形せしめない等の特性が必要となる。すなわち、被覆樹脂を溶剤に溶解し、これをスピンコートあるいはロールコート等で溶解可能なパターン樹脂層１２上に形成する場合、溶解可能なパターン樹脂層１２を溶解しないように溶剤を選択する必要がある。被覆樹脂としては、液吐出口２をフォトリソグラフィーで容易にかつ精度よく形成できるように、感光性のものが好ましい。このような感光性被覆樹脂層１３は、構造材料としての高い機械的強度、振動板５との接着性、耐インク性と、同時に液吐出口２の微細なパターンをパターニングするための解像性が要求される。そのためには、エポキシ樹脂のカチオン重合硬化物が、構造材料として優れた強度、密着性、耐インク性を有し、かつ前記エポキシ樹脂が常温にて固体状であれば、一層優れたパターニング特性を有する。
【００２９】
エポキシ樹脂のカチオン重合硬化物は、通常の酸無水物もしくはアミンによる硬化物に比較して高い架橋密度（高Ｔｇ）を有するため、構造材として優れた特性を示す。また、常温にて固体状のエポキシ樹脂を用いることで、光照射によりカチオン重合開始剤より発生した重合開始種のエポキシ樹脂中への拡散が抑えられ、優れたパターニング精度と形状を得ることができる。
【００３０】
溶解可能なパターン樹脂層１２上に被覆樹脂層１３を形成する方法としては、常温で固体状の被覆樹脂を溶剤に溶解し、スピンコート法で形成することが望ましい。薄膜コーティング技術であるスピンコート法を用いることで、被覆樹脂層１３は均一にかつ精度よく形成することができる。本発明に用いる固体状のエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡとエピクロヒドリンとの反応物のうち分子量がおよそ９００以上のもの、含ブロモビスフェノールＡとエピクロヒドリンとの反応物、フェノールノボラックあるいはｏ−クレゾールノボラックとエピクロヒドリンとの反応物、あるいは、特開昭６０−１６１９７３号公報、特開昭６３−２２１１２１号公報、特開昭６４−９２１６号公報、特開平２−１４０２１９号公報等に記載のオキシシクロヘキサン骨格を有する多感応エポキシ樹脂等が挙げられるが、もちろん本発明はこれらの化合物に限定されるものではない。
【００３１】
また、前述したエポキシ化合物においては、好ましくはエポキシ当量が２０００以下、さらに好ましくはエポキシ当量が１０００以下の化合物が好適に用いられる。これは、エポキシ当量が２０００を超えると、硬化反応の際に架橋密度が低下し、硬化物のＴｇもしくは熱変形温度が低下し、密着性や耐インク性に問題が生じる場合があるからである。
【００３２】
前記エポキシ樹脂を硬化させるための光カチオン重合開始剤としては、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩［Ｊ．ＰＯＬＹＭＥＲ　ＳＣＩ：Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　Ｎｏ．５６　３８３−３９５（１９７６）参照］や旭電化工業株式会社より上市されているＳＰ−１５０、ＳＰ−１７０等が挙げられる。また、光カチオン重合開始剤は、還元剤を併用し加熱することによって、カチオン重合を促進（単独の光カチオン重合に比較して架橋密度が向上する）させることができる。ただし、光カチオン重合開始剤と還元剤を併用する場合、常温では反応せず一定温度以上（好ましくは６０℃以上）で反応するいわゆるレドックス型の開始剤系になるように、還元剤を選択する必要がある。このような還元剤としては、銅化合物、特に反応性とエポキシ樹脂への溶解性を考慮して銅トリフラート（トリフルオロメタンスルフォン酸銅（ＩＩ））が最適である。また、アスコルビン酸等の還元剤も有用である。また、ノズル数の増加（高速印刷性）、非中性インクの使用（着色剤の耐水性の改良）等、より高い架橋密度（高Ｔｇ）が必要な場合は、上述した還元剤を後述のように前記被覆樹脂層の現像工程後に溶液の形で用いて被覆樹脂層を浸漬および加熱する後工程によって、架橋密度をあげることができる。さらに、上記組成物に対して必要に応じて添加物等を適宜添加することが可能である。例えば、エポキシ樹脂の弾性率を下げる目的で可撓性付与剤を添加したり、あるいは基板との更なる密着力を得るためにシランカップリング剤を添加することなどが挙げられる。
【００３３】
次いで、同図（ｈ）に示すように、前記のような化合物からなる感光性被覆樹脂層１３に対して液吐出口２を形成する。そのために、先ず、マスクを介してパターン露光を行う。本実施の形態の感光性被覆樹脂層１３はネガ型であり、液吐出口２を形成する部分をマスクで遮蔽する。パターン露光は、使用する光カチオン重合開始剤の感光領域に合わせて紫外線、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光、電子線、Ｘ線等から適宜選択することができる。
【００３４】
前述したこれまでの工程は、すべて従来のフォトリソグラフィー技術を用いた位置合わせが可能であり、従来のオリフィスプレートを別途作製し基板と貼り合せる方法に比べて、格段に精度をあげることができる。こうしてパターン露光された感光性被覆樹脂層１３は、必要に応じて反応を促進するために加熱処理を行っても良い。ここで、前述のごとく、感光性被覆樹脂は常温で固体状のエポキシ樹脂で構成されているため、パターン露光で生じるカチオン重合開始種の拡散は制約を受け、優れたパターニング精度や形状を実現できる。
【００３５】
次いで、パターン露光された感光性被覆樹脂層１３は、適当な溶剤を用いて現像され、同図（ｈ）に示すように液吐出口２が形成される。ここで、未露光の感光性被覆樹脂層１３の現像時に同時に液流路を形成する溶解可能なパターン樹脂層１２を現像することも可能である。ただし、一般的に、基板１０上には複数の同一または異なる形態のヘッドが配置され、切断工程を経て液体噴射ヘッドとして使用されるため、液流路を形成するパターン樹脂層１２を残し（液流路内にパターン樹脂層１２が残存するため切断時に発生するゴミが入り込まない）、切断工程後にパターン樹脂層１２を現像する。また、この際、感光性被覆樹脂層１３を現像する時に発生するスカム（現像残渣）は、溶解可能なパターン樹脂層１２とともに溶出されるためノズル内には残渣が残らない。
【００３６】
前述したように架橋密度を上げる必要がある場合には、この後、液流路（１、３）および液吐出口２が形成された感光性被覆樹脂層１３を還元剤が含有された溶液に浸漬および加熱することにより後硬化を行う。これにより、感光性被覆樹脂の架橋密度はさらに高まり、振動板５に対する密着性および耐インク性は非常に良好となる。もちろん、この還元剤含有溶液に浸漬加熱する工程は、感光性被覆樹脂層１３をパターン露光し、現像して液吐出口２を形成した直後に行っても一向に差し支えなく、その後で溶解可能なパターン樹脂層１２を溶出しても構わない。また、浸漬、加熱工程は、浸漬しつつ加熱しても構わないし、浸漬後に加熱処理を行っても構わない。このような還元剤としては、還元作用を有する物質であれば有用であるが、特に銅トリフラート、酢酸銅、安息香酸銅など銅イオンを含有する化合物が有効である。前記化合物の中でも、特に銅トリフラートは非常に高い効果を示す。さらに前記以外にアスコルビン酸も有用である。
【００３７】
次に、同図（ｉ）に示すように、ＭｇＯ基板１０を酸性溶液にてエッチング除去を行う。この酸性溶液として燐酸溶液を用いることでＭｇＯを安定に溶解することができ、かつ圧電体４にダメージを与えることなく溶解することができる。
【００３８】
スパッタリングなどの薄膜プロセスによって得られる圧電体４は、ＭｇＯ基板１０上に形成するが、最終的にＭｇＯ基板１０を除去し、液流路である圧力室１に対応するようにレジストパターンを形成後、酸性溶液によりパターニングする（同図（ｊ））。そして、液供給口３ａが形成されたベース基板８を貼り付けるとともに液供給口３ａを液流路に連通させ（同図（ｋ））、ベース基板８に形成された信号線９と圧電体４の信号電極６とをＡｕワイヤー９ａにてワイヤーボンディングする（同図（ｌ））。液供給口３ａの形成においては、ベース基板８に孔を形成できる手段であれば、いずれの方法も使用できる。例えば、ドリル等の機械的手段にて形成しても構わないし、レーザー等の光エネルギーを使用しても構わない。また、化学的にエッチングしても構わない。
【００３９】
このようにして液流路を構成する液供給路３と圧力室１、液吐出口２ならびに圧電素子が形成されたベース基板８に対して、液供給口３ａへ液体を供給するための液体供給部材の接合および圧電素子を駆動するための電気的接合を行って、液体噴射ヘッドが作製される。
【００４０】
なお、本実施の形態においては、液吐出口２の形成をフォトリソグラフィーによって行ったが、これに限定されるものではなく、マスクを変えることによって、酸素プラズマによるドライエッチングやエキシマレーザーによっても液吐出口を形成することができる。ドライエッチングやエキシマレーザーによって液吐出口を形成する場合には、基板が樹脂パターンで保護されてプラズマやレーザーによって傷つくことがないため、精度と信頼性の高いヘッドを提供することも可能となる。さらに、ドライエッチングやエキシマレーザー等で液吐出口を形成する場合は、被覆樹脂は感光性のもの以外にも熱硬化性のものも適用可能である。
【００４１】
以上のように作製される本発明の液体噴射ヘッドは、記録紙の全幅にわたり同時に記録ができるフルラインタイプの液体噴射ヘッドとして有効であり、さらに、液体噴射ヘッドを一体的にあるいは複数個組み合わせたカラー記録ヘッドにも有効である。また、ある温度以上で液化する固体インクにも適用することができる。
【００４２】
図６は、本発明の別の実施形態に係る概略的な製造工程を示す断面工程図である。図４の実施形態との差異は、パターン樹脂層１２の除去を、圧電体４のパターニングの後に行う点である（図６の（ｊ）参照）。本実施形態は、パターン樹脂層１２の除去による高精細な液流路の形成を製造工程の流れの中の比較的後の方の工程で行うこととなるので、液流路へ異物が侵入する可能性が減少してヘッドの信頼性が一層向上することから好ましい。
【００４３】
〔実施例１〕
次に、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法における具体的な実施形態について図４に示す工程手順に従って説明する。
【００４４】
先ず、ＭｇＯ基板１０の（１００）面上に信号電極６となるＰｔ層を形成し、その信号電極６の上に圧電材料として膜厚３μｍのＰＺＴ系誘電体層（圧電体４）をｒｆスパッタリングにより形成した。次に、ＰＺＴ系誘電体層（圧電体４）の上に共通電極７となるＡｕ層を形成した。
【００４５】
そして、共通電極７の上に次のように振動板５を形成した。
【００４６】

からなる樹脂組成物をメチルイソブチルケトン／キシレン混合溶媒に２０ｗｔ％の濃度で分散・溶解し、スピンコートにて２μｍ厚塗工し、ＰＬＡ５２０（ＣＭ２５０）にて振動板５の硬化のための露光を行った。なお、露光は１０秒、アフターベークは６０℃、３０分間行い、振動板５を形成した。この振動板５は、信号電極６と対応する圧電体４が振動するとき、この振動を増幅する作用をし、共通電極７に接する振動板５の厚みが２μｍのとき、良好な振動特性が得られた。
【００４７】
次に、圧力室１と液供給路３からなる液流路を形成するため、溶解可能な樹脂材料層１１として、ポリメチルイソプロペニルケトン（東京応化工業（株）社製ＯＤＵＲ−１０１０）をＰＥＴ上に塗布し乾燥させてドライフィルムとしたものをラミネートにより転写した。なお、ＯＤＵＲ−１０１０は、低粘度であり厚膜形成できないため濃縮して用いた。
【００４８】
次いで、１２０℃にて２０分間プリベークした後、キヤノン製マスクアライナーＰＬＡ５２０（コールドミラーＣＭ２９０）にて液流路のパターン露光を行った。露光は１．５分間、現像はメチルイソブチルケトン／キシレン＝２／１、リンスはキシレンを用いた。溶解可能な樹脂で形成されたパターン樹脂層１２は、液供給口３ａと圧電体４間の液流路を確保するためのものである。なお、現像後のレジストの膜厚は１０μｍであった。
【００４９】
次いで、

からなる樹脂組成物をメチルイソブチルケトン／キシレン混合溶媒に２０ｗｔ％の濃度で分散・溶解し、スピンコートにて感光性被覆樹脂層１３を形成した。このとき溶解可能な液流路パターン上における膜厚は１０μｍであった。
【００５０】
その後に、ＰＬＡ５２０（ＣＭ２５０）にて液吐出口形成のためのパターン露光を行った。なお、露光は１０秒、アフターベークは６０℃、３０分間行った。そして、メチルイソブチルケトンで現像を行い、液吐出口２を形成した。なお、本例では、φ３０μｍの吐出口パターンを形成した。
【００５１】
また、前記条件では液流路のパターン樹脂層１２は完全に現像されず残存している。通常ＭｇＯ基板１０上に複数の同一または異なる形態のヘッドが配置されているために、この段階でダイサー等により切断し、個々の液体噴射ヘッドを得るが、ここでは、前述したとおり溶解可能なパターン樹脂層１２が残存しているため、切断時に発生するゴミがヘッド内に侵入することを防止できる。こうして得られた液体噴射ヘッドは、再び、ＰＬＡ５２０（ＣＭ２５０）にて２分間露光し、メチルイソブチルケトン中に超音波を付与しつつ浸漬し、残存している液流路のパターン樹脂層１２を溶出した。
【００５２】
次いで、液体噴射ヘッドを１５０℃、１時間加熱し感光性被覆樹脂層１３を完全に硬化させて、ＭｇＯ基板１０を酸性溶液でエッチング除去した。信号電極６は、ＭｇＯ基板１０をエッチング除去した後にパターニングする。圧電体４は、ＭｇＯ基板１０をエッチング後に、各圧力室１に対応した分割された形状となるように強酸性溶液を用いてパターニングした。そして、液供給口３ａが形成されたベース基板８を貼り付け、信号電極６と信号線９をＡｕワイヤー９ａにてワイヤーボンディングする。
【００５３】
最後に、液供給口３ａに液体供給部材を接着し、圧電素子を駆動するための電気的接合を行って、液体噴射ヘッドが完成した。
【００５４】
このようにして作製された液体噴射ヘッドを液体噴射装置に装着し、純水／ジエチレングリコール／イソプロピルアルコール／酢酸リチウム／黒色染料フードブラック２＝７９．４／１５／３／０．１／２．５からなるインクを用いて記録を行ったところ、安定な印字が可能であり、得られた印字物は高品位なものであった。
【００５５】
〔実施例２〕
次に、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法における別の具体的な実施形態について図５に示す工程手順に従って説明する。なお、図５は、図４と同様の概略的な工程図であり、樹脂製の振動板５に替えてＳｉＯ_２膜と樹脂との２層構造の振動板２５を用いた以外は図４と同様であるから同じ符号で示した。
【００５６】
先ず、ＭｇＯ基板１０の（１００）面上に信号電極６となるＰｔ層を形成し、その信号電極６の上に圧電材料として膜厚５μｍのＰＺＴ系誘電体層（圧電体４）をｒｆスパッタリングにより形成した。次に、ＰＺＴ系誘電体層（圧電体４）の上に共通電極７となるＡｕ層を形成した。
【００５７】
そして、共通電極７の上に次のように振動板２５を形成した。
まず、ｒｆスパッタリングによりＳｉＯ_２を約２μｍ形成した後に

からなる樹脂組成物をメチルイソブチルケトン／キシレン混合溶媒に５０ｗｔ％の濃度で分散・溶解し、スピンコートにて１μｍ厚塗工し、ＰＬＡ５２０（ＣＭ２５０）にて振動板２５の硬化のための露光を行った。なお、露光は１０秒、アフターベークは６０℃、３０分間行い、振動板２５を形成した。この振動板２５は、信号電極６と対応する圧電体４が振動するとき、この振動を増幅する作用をし、共通電極７に接する振動板２５の厚みが３μｍのとき、良好な振動特性が得られた。
【００５８】
次に、圧力室１と液供給路３からなる液流路を形成するため、溶解可能な樹脂材料層１１として、ポリメチルイソプロペニルケトン（東京応化工業（株）社製ＯＤＵＲ−１０１０）をＰＥＴ上に塗布し、乾燥させてドライフィルムとしたものをラミネートにより転写した。なお、ＯＤＵＲ−１０１０は、低粘度であり厚膜形成できないため濃縮して用いた。
【００５９】
次いで、１２０℃にて２０分間プリベークした後、キヤノン製マスクアライナーＰＬＡ５２０（コールドミラーＣＭ２９０）にて液流路のパターン露光を行った。露光は３分間、現像はメチルイソブチルケトン／キシレン＝２／１、リンスはキシレンを用いた。溶解可能な樹脂で形成されたパターン樹脂層１２は、液供給口３ａと圧電体４間の液流路を確保するためのものである。なお、現像後のレジストの膜厚は５０μｍであった。
【００６０】
次いで、

からなる樹脂組成物をメチルイソブチルケトン／キシレン混合溶媒に２０ｗｔ％の濃度で分散・溶解し、スピンコートにて感光性被覆樹脂層１３を形成した。このとき溶解可能な液流路パターン上における膜厚は３０μｍであった。
【００６１】
その後に、ＰＬＡ５２０（ＣＭ２５０）にて液吐出口形成のためのパターン露光を行った。なお、露光は２０秒、アフターベークは６０℃、４５分間行った。そして、メチルイソブチルケトンで現像を行い、液吐出口２を形成した。なお、本例では、φ３０μｍの吐出口パターンを形成した。
【００６２】
また、前記条件では液流路のパターン樹脂層１２は完全に現像されず残存している。通常ＭｇＯ基板１０上に複数の同一または異なる形態のヘッドが配置されているために、この段階でダイサー等により切断し、個々の液体噴射ヘッドを得るが、ここでは、前述したとおり溶解可能なパターン樹脂層１２が残存しているため、切断時に発生するゴミがヘッド内に侵入することを防止できる。こうして得られた液体噴射ヘッドは、再び、ＰＬＡ５２０（ＣＭ２５０）にて２分間露光し、メチルイソブチルケトン中に超音波を付与しつつ浸漬し、残存している液流路のパターン樹脂層１２を溶出した。
【００６３】
次いで、液体噴射ヘッドを１５０℃、１時間加熱し感光性被覆樹脂を完全に硬化させて、ＭｇＯ基板１０を酸性溶液でエッチング除去した。信号電極６は、ＭｇＯ基板１０をエッチング除去した後にパターニングする。圧電体４は、ＭｇＯ基板１０をエッチング後に、各圧力室１に対応した分割された形状となるように強酸性溶液を用いてパターニングした。そして、液供給口３ａが形成されたベース基板８を貼り付け、信号電極６と信号線９をＡｕワイヤー９ａにてワイヤーボンディングする。
【００６４】
最後に、液供給口３ａに液体供給部材を接着し、圧電素子を駆動するための電気的接合を行って、液体噴射ヘッドが完成した。
【００６５】
このようにして作製された液体噴射ヘッドを液体噴射装置に装着し、純水／ジエチレングリコール／イソプロピルアルコール／酢酸リチウム／黒色染料フードブラック２＝７９．４／１５／３／０．１／２．５からなるインクを用いて記録を行ったところ、安定な印字が可能であり、得られた印字物は高品位なものであった。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧電体や振動板等を薄膜化することで半導体プロセスを用いて微細加工を行うことを可能にし、ノズル構造や圧力室等の液流路および圧電素子の個々の位置精度を向上させることができ、これらの最適設計を可能にし、液体吐出を精度よく制御できかつマルチノズル化を容易に実現できるとともに、小型化、高解像度および高速記録を実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体噴射ヘッドの製造方法により作製される液体噴射ヘッドを一部破断して示す液吐出方向から見た斜視図である。
【図２】図１に示す液体噴射ヘッドにおける圧力室や液供給路等の液流路を裏面側から見た部分的な概略図である。
【図３】図１に示す液体噴射ヘッドを裏面側から見た部分的な概略図である。
【図４】本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の主要工程を断面で示す概略的な工程図である。
【図５】本発明の液体噴射ヘッドの別の具体的な製造方法の主要工程を断面で示す概略的な工程図である。
【図６】本発明の別の実施形態に係る概略的な製造工程を示す断面工程図である。
【符号の説明】
１　　圧力室
１ａ　　隔壁
２　　液吐出口
３　　液供給路
３ａ　　液供給口
４　　圧電体
５、２５　　振動板
６　　信号電極
７　　共通電極
８　　ベース基板
９　　信号線
１０　　（ＭｇＯ）基板
１１　　溶解可能な樹脂材料層
１２　　溶解可能なパターン樹脂層
１３　　（感光性）被覆樹脂層

Claims

液体を吐出するための吐出圧力を発生する圧電部材を基板上に形成する工程と、
該圧電部材上に振動板を設ける工程と、
該振動板上に溶解可能な樹脂を含む液流路パターンを形成する工程と、
前記液流路パターンの上に液流路の壁となる樹脂を含む被覆層を形成する工程と、
前記液流路パターンを除去して前記液流路を形成する工程と、
前記基板を除去する工程と、
前記圧電部材を前記液流路に対応するようにパターニングする工程と、
を有することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
前記被覆層を形成する工程と前記液流路を形成する工程との間に、前記被覆層に液吐出口を形成する工程を更に有する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。
前記振動板を設ける工程は、前記圧電部材上に前記振動板を積層するかあるいは振動板となる樹脂を塗工する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。
前記被覆層は常温にて固体状のエポキシ樹脂を含む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。
前記被覆層をスピンコートあるいはロールコートで前記基板上に形成することを特徴とする請求項４に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
前記基板および該基板上に形成される樹脂の層は光透過性を有する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。
液体を吐出するための吐出圧力を発生する圧電部材を基板上に形成する工程と、
該圧電部材上に振動板を設ける工程と、
該振動板上に溶解可能な樹脂を含む液流路パターンを形成する工程と、
前記液流路パターンの上に液流路の壁となる樹脂を含む被覆層を形成する工程と、
前記基板を除去する工程と、
前記圧電部材を前記液流路に対応するようにパターニングする工程と、
前記液流路パターンを除去して前記液流路を形成する工程と、
を有することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
前記被覆層を形成する工程と前記基板を除去する工程との間に、前記被覆層に液吐出口を形成する工程を更に有することを特徴とする請求項７に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
前記振動板を設ける工程は、前記圧電部材上に前記振動板を積層するかあるいは振動板となる樹脂を塗工することを特徴とする請求項７に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
前記被覆層は常温にて固体状のエポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項７に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
前記被覆層をスピンコートあるいはロールコートで前記基板上に形成することを特徴とする請求項１０に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
前記基板および該基板上に形成される樹脂の層は光透過性を有することを特徴とする請求項７に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。