JP2006281573A - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】静電式のインクジェット記録装置に使用される液体吐出ヘッドを高い生産性で製造可能とする製造方法を提供する。
【解決手段】一層以上の絶縁体層と一層以上の金属層とから構成される基板に、複数の貫通孔（例えば、荷電粒子が分散された溶液に静電力を作用させて液滴を吐出させる吐出口）を形成する所定の領域を二次元的に配列する位置指定用のマスクを作製する工程と、サンドブラスト法を用いて前記基板の前記所定の領域の夫々を貫穿して、前記貫通孔を形成する工程とを有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法により上記課題を解決する。
【選択図】図２

Description

本発明は、帯電粒子が分散された溶液に静電力を作用させることで液滴を吐出させる、静電式インクジェットの液体吐出ヘッドを製造する製造方法に関するものである。

インク液滴を吐出することによって画像記録（描画）を行うインクジェットの液体吐出ヘッド（以下、吐出ヘッドとする）としては、インクを加熱してインクに発生した気泡の膨張力でインク液滴を吐出させる、いわゆるサーマルインクジェットの吐出ヘッドや、圧電素子によりインクに圧力を与えてインク液滴を吐出させる、いわゆるピエゾタイプのインクジェットの吐出ヘッドが知られている。
しかしながら、サーマルジェットヘッドでは、インクを部分的に３００℃以上に加熱するため、インクの材料が限定されるという問題があり、他方、ピエゾタイプのインクジェットでは、構造が複雑でコストが高いといった問題がある。

これらの問題を解決するインクジェットとして、帯電した色材粒子（微粒子）を含むインクを用い、インクに静電力を作用させ、この静電力でインク液滴を吐出する、静電式インクジェットが知られている。
静電式インクジェットの吐出ヘッドは、インク液滴を吐出するための多数の貫通孔（貫通孔）が形成された絶縁性の吐出基板と、貫通孔の個々に対応する吐出電極とを有し、吐出電極に所定の電圧を印加することにより、インクに静電力を作用させてインク液滴を吐出するものであり、画像データに応じて吐出電極への電圧印加ｏｎ／ｏｆｆを制御（吐出電極を変調駆動）することによりインク液滴を吐出して、画像データに対応する画像を記録媒体上に記録する。

このような静電式インクジェットの吐出ヘッドとして、例えば、特許文献１には、図９に概念的に示すように、支持基板２０２と、インクガイド２０４と、吐出基板２０６と、吐出電極２０８と、バイアス電圧源２１２と、信号電圧源２１４とを備える吐出ヘッド２００が開示されている。

上記吐出ヘッド２００において、支持基板２０２と吐出基板２０６は、共に絶縁性の基板であり、所定間隔だけ離間して配置される。
吐出基板２０６には、インク液滴の吐出口となる貫通孔２１８（基板貫通孔）が多数形成され、前記支持基板２０２と吐出基板２０６との間隙が、この貫通孔２１８にインクＱを供給するインク流路２１６となる。さらに、吐出基板２０６の上面（インク液滴Ｒの吐出側表面）には、貫通孔２１８を囲んでリング状の吐出電極２０８が設けられる。吐出電極２０８には、バイアス電源２１２およびパルス電源である駆動電源２１４が接続され、かつ、両者を介して接地されている。
他方、支持基板２０２には、各貫通孔２１８に対応して、貫通孔２１８を挿通して吐出基板２０６から突出するインクガイド２０４が設けられる。インクガイド２０４の先端部２０４ａは、所定幅だけ切り欠かれて、先端部２０４ａにインクＱを供給するためのインク案内溝２２０が形成される。

このような吐出ヘッド２００を用いる参考文献１に開示される（インクジェット）記録装置においては、画像記録時には、記録媒体Ｐは対向電極２１０に支持される。
対向電極２１０は、吐出電極２０８の対向電極としての機能に加え、画像記録時に記録媒体Ｐを支持するプラテンとしても機能するものであり、吐出基板２０６の上面に対面するようにして、インクガイド２０４の先端部２０４ａと所定間隔離間して配置される。

吐出ヘッド２００において、画像記録時には、図示しないインクの循環機構により、帯電した色材粒子を含有するインクＱが、インク流路２１６内を、例えば図中右側から左側へ向かって流される。なお、インクＱの色材粒子は、吐出電極２０８に印加される電圧と同極性に帯電している。
また、記録媒体Ｐは、対向電極２１０に支持されて、吐出基板２０６と対面している。
さらに、吐出電極２０８には、バイアス電圧として、バイアス電源２１２から、例えば１．５ｋＶの直流電圧が、常時、印加されている。

このインクＱの循環およびバイアス電圧の印加により、インクＱの表面張力、毛管現象、バイアス電圧による静電力などの作用で、インクＱが、インクガイド２０４のインク案内溝２２０から先端部分２０４ａに供給され、貫通孔２１８においてインクＱのメニスカスが形成され、かつ、色材粒子が貫通孔２１８近傍に移動（静電力による泳動）して、インクＱが貫通孔２１８や先端部分２０４ａにおいて濃縮された状態となっている。
この状態において、駆動電源２１４が吐出電極２０８に画像データ（駆動信号）に応じた、例えば５００Ｖのパルス状の駆動電圧を吐出電極２０８に印加すると、バイアス電圧に駆動電圧が重畳されて、インクＱの先端部分２０４ａへの供給および濃縮が促進され、インクＱおよび色材粒子の先端部２０４ａへの移動力および対向電極１４からの吸引力が、インクＱの表面張力を超えた時点で、色材粒子が濃縮されたインクＱの液滴（インク液滴Ｒ）が吐出される。
吐出されたインク液滴Ｒは、吐出された際の勢い、および、対向電極２１０による引力によって飛翔し、記録媒体Ｐに着弾して画像を形成する。

また、これ以外にも、特許文献２には、基板の表面に形成された電極アレイと、この電極アレイの上にインクを供給する供給手段と、電極アレイに駆動電圧を印加する電圧印加手段を有する静電式のインクジェット記録装置が開示され、特許文献３には、絶縁性の基材の一面に多数形成されたノズルとなる開口を有するインク供給路と、この開口を囲んで前記一面に形成される電極と、基材の中から前記インク供給路を介して開口にインクを供給する供給手段とを有する静電式のインクジェット記録装置が開示されている。

特開平１０−２３０６０８号公報 特開平８−１４９２５３号公報 特開平９−３０９２０８号公報

ところで、上述したような静電式のインクジェットヘッドは、インク液滴を記録媒体に吐出させるための開口である貫通孔を備えるものである。貫通孔を形成する方法としては、通常、レーザやドリルを使用する方法が用いられてきた。

近年では、このような静電式のインクジェットヘッド（静電式のインクジェット記録装置）にも、高い解像度に対応できる高記録密度化が要求されている。
高記録密度化を図るためには、インクの吐出部すなわち、基板に貫通孔および吐出電極（あるいはさらにインクガイド）等を高密度で形成（高集積化）する必要がある。また、吐出部を二次元的に配列することも、高記録密度化および高速化に極めて有効である。
例えば、一辺が１２．２ｍｍ、他の辺が２５．４ｍｍの方形の領域に１２００個の吐出部が形成されるインクジェットヘッド等が挙げられる。

このような、吐出部が高密度で形成された吐出ヘッド、いわゆるマルチヘッドを製造するには、絶縁基板上に多数の貫通孔を形成する必要がある。しかし、上述したレーザやドリル等で貫通孔を形成する方法では、一度に多数の貫通孔を形成するのは困難である。また、所望の位置に貫通孔を形成するためには、貫通孔の形成位置の位置合わせを行う必要がある。従って、レーザやドリル等を使用して吐出ヘッドを形成する方法では、生産効率が非常に低いという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、絶縁基板に多数の貫通孔を備える静電式のインクジェット記録装置で使用される上記液体吐出ヘッドにおける貫通孔の形成位置を高い精度で決定し、上記液体吐出ヘッドを高い生産性で製造することを可能とする液体吐出ヘッドの製造方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、一層以上の絶縁体層と一層以上の金属層とから構成される基板に、複数の貫通孔を形成する所定の領域を二次元的に配列する位置指定用のマスクを作製する工程と、サンドブラスト法を用いて前記基板の前記所定の領域の夫々を貫穿して、前記貫通孔を形成する工程とを有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。

なお、前記貫通孔は、荷電粒子が分散された溶液に静電力を作用させて液滴を吐出させる吐出口であるのが好ましい。

前記基板にマスク用マスク材料を形成する工程と、
フォトリソグラフィーにより前記マスク材料をパターニングして、前記基板の前記所定の領域上の前記マスク材料を除去して該基板の厚み方向に略一定径の孔を有する前記マスクを作製する工程と、
サンドブラスト法を用いて、前記基板の前記所定の領域を貫穿して略一定の孔径を有する前記貫通孔を該基板の厚み方向に形成する工程とを有する液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
なお、前記マスク材料は金属、非感光性ポリイミド、感光性ポリイミド、またはレジストのいずれかであるのが好ましい。

また、前記基板にマスク用マスク材料を形成する工程と、
フォトリソグラフィーにより前記マスク材料をパターニングして、前記基板の前記所定の領域上の前記マスク材料を除去して該基板の厚み方向に、前記基板側が狭く、その反対側が広いテーパ形状の孔を有する前記マスクを作製する工程と、
サンドブラスト法を用いて、前記基板の前記所定の領域を貫穿してテーパ形状の孔形状を有する前記貫通孔を該基板の厚み方向に形成する工程とを有する液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。

ここで、前記マスク材料に金属または非感光性ポリイミドを使用し、
前記テーパ形状の孔を有する前記マスクを作製する工程が、
マスク材料の上にレジスト層を形成して、そのレジスト層をグレースケールマスクを用いて露光した後にエッチングを行いテーパ形状のマスクパターンを形成し、そのマスクパターンをマスク材料に転写してマスクを作製する工程であるのが好ましい。

また、前記マスク材料にレジストまたは感光性ポリイミドを使用し、
前記テーパ形状の孔を有する前記マスクを作製する工程が、グレースケールマスクを使用してレジストまたは感光性ポリイミドから成る前記マスク材料をパターニングし、そのパターニングされた前記マスク材料を現像して前記マスクを形成する工程であるのが好ましい。

前記マスク材料にレジストまたは感光性ポリイミドを使用し、
前記テーパ形状の孔を有する前記マスクを作製する工程が、レジストまたは感光性ポリイミドから成る前記マスク材料からフォトリソグラフィーを用いて前記基板の前記所定の領域上の前記マスク材料を除去して該基板の厚み方向に略一定径の孔を形成した後に、１２０℃以上の温度で加熱処理を行って前記マスクを形成する工程であるのが好ましい。

前記マスク材料として金属を使用して前記マスクを作製し、その厚みが、少なくとも前記基板の厚みの１／４以上であるのが好ましい。

前記マスク材料として非感光性ポリイミドを使用して前記マスクを作製し、その厚みが、少なくとも前記基板の厚みの１／１０以上であるのが好ましい。

前記マスク材料としてレジストを使用して前記マスクを作製し、その厚みが、少なくとも前記基板の厚みの１／４以上であるのが好ましい。

前記マスク材料として感光性ポリイミドを使用して前記マスクを形成し、その厚みが、少なくとも前記基板の厚みの１／１０以上であるのが好ましい。

ここで、本明細書中では、テーパ形状の傾斜角度をテーパ角度とよぶ。テーパ角度は、テーパ形状の断面に生じる二つの辺が成す仮想的な角度である。

本発明の液体吐出ヘッドの製造方法によると、静電式のインクジェット記録装置の液体吐出ヘッドに用いられる絶縁性基板に多数の貫通孔を高い効率で形成することができる。これにより、上記液体吐出ヘッドを高い生産性で製造することが可能となる。また、上記液体吐出ヘッドにおける貫通孔の形成位置を高い精度で決定することが可能となる。

本明細書では、先ず、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法が適用可能な液体吐出ヘッドの一例である液体吐出ヘッド１０の構造について説明する。次に、本発明に係る貫通孔の形成方法について説明するとともに、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。

なお、本発明に係る貫通孔の形成方法として、第１の実施形態では基板の厚み方向に略一定の孔径を有する貫通孔の形成方法について、第２の実施形態ではテーパ形状を有する貫通孔の形成方法について、夫々に対応する実施例を挙げて説明するが、本発明に係る貫通孔の形成方法は、それら実施例に限定されるものではない。

図１（ａ）は、本発明により製造可能な液体吐出ヘッド１０の一部を拡大して示す構成概念図である。また、図１（ｂ）は、その概略斜視図である。
図１に示す液体吐出ヘッド１０は、帯電された顔料等の微粒子成分を含むインクを静電力により吐出させて、画像データに対応する画像を記録媒体Ｐ上に記録するものである。液体吐出ヘッド１０は、ヘッド基板１２と、インクガイド１４と、絶縁性基板１６と、ガード電極１８と、吐出電極２０と、対向電極２２とを備えている。

なお、図１に示す例は、液体吐出ヘッド１０を構成する、吐出電極２０、インクガイド１４、および貫通孔２８等を含む一つの吐出部のみを表したものである。液体吐出ヘッド１０は、二次元的に配置された複数の駆動電極を備え、静電式のインクジェット記録装置で使用されるマルチヘッドを構成するものである。また、図１に示す液体吐出ヘッド１０は、モノクロおよびカラーのどちらにも対応可能である。

図１に示した液体吐出ヘッド１０において、インクガイド１４は、駆動電極毎にヘッド基板１２の上に配置されており、インクガイド１４の中央部分には、図中上下方向にインク案内溝２６となる切り欠きが形成されている。また、絶縁性基板１６には、インクガイド１４の配置に対応する位置に、インクを吐出する貫通孔２８が形成されている。貫通孔２８としては、絶縁性基板１６の厚み方向に形成された、略一定の孔径を有する円筒形状のものを一例として挙げることができる。
インクガイド１４は、絶縁性基板１６に形成された貫通孔２８を通過し、その先端部分が絶縁性基板１６の図中上側の面よりも上部に突出されている。

なお、インクガイド１４の先端部分は、対向電極２２側へ向かうに従って次第に細く略三角形あるいは台形に成形されており、その最先端部のインクが吐出される部分には金属が蒸着されている。この金属蒸着は必須ではないが、これにより、インクガイド１４最先端部の誘電率が実質的に無限大となり、強電界を生じさせやすくできるという効果があるので、金属蒸着を行うのが好ましい。また、インクガイド１４の形状は適宜変更してもよい。

ヘッド基板１２と絶縁性基板１６とは所定の間隔を離して配置されており、両者の間にはインクの流路３０が形成されている。また、対向電極２２は、インクガイド１４の先端部分に対向する位置に配置されており、記録媒体Ｐは、対向電極２２の図中下側の面の表面に保持されている。対向電極２２は、記録時には、吐出電極２０に印加される高電圧と逆極性のマイナスの電圧レベルに常時バイアスされている。

ガード電極１８は、導電性の金属板などで形成される全貫通孔２８に共通のシート状電極で、所定電位に保持され（接地０Ｖを含む）ている。図１では、ガード電極１８は、接地によって０Ｖに保持されている。このようなガード電極２６有することにより、互いに隣接する貫通孔２８電気力線を遮断して、吐出部間の電界干渉を防止して、インク液滴の吐出を安定できる。

一方、吐出電極２０は、絶縁性基板１６に開孔された貫通孔２８の周囲を囲むように、絶縁性基板１６の図中下側の面の表面にリング状に設けられている。また、吐出電極２０は、図示しない配線部を介して電圧印加手段と接続されている。吐出電極２０の電圧レベルによってインクの吐出／非吐出が制御される。

上述した、貫通孔２８、インクガイド１４、吐出電極２０等から構成される吐出部が２次元状（例えば格子状）に配列することにより静電式のインクジェット記録装置用の液体吐出ヘッド１０が構成される。本発明では吐出部の二次元的配列方法に関しては特に限定しない。

また、液体吐出ヘッド１０では、吐出電極２０のみで駆動される一層電極構造としている。しかし、これに限定されず、相互に絶縁された二層以上の駆動電極構造を有する液体吐出ヘッドであっても本発明の製造方法が適用可能である。

以下、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法に係る第１の実施形態として、基板の厚み方向に略一定の孔径を有する貫通孔の形成方法について、添付の図２、図３、図４を参照して説明する。
図２は金属を使用してマスクを形成し、貫通孔を形成する方法の手順を示す概略断面図である。また、図３は非感光性ポリイミドを使用してマスクを形成する方法の手順を示す概略断面図である。図４は、感光性ポリイミドを使用してマスクを形成する方法の手順を示す概略断面図である。

以下、図２（ａ）〜（ｌ）を参照して、本発明の第１の実施形態に係る第１の実施例として、金属マスクを使用して基板の厚み方向に一定の孔径を有する貫通孔を形成する手順を詳細に説明するとともに、本発明の液体吐出ヘッドの製造法について説明する。なお、図２（ａ）〜（ｌ）は、一つの吐出部を示すものである。

本実施例では、先ず、図２（ａ）に示すような絶縁性基板１６を用意する。この絶縁性基板１６は絶縁性材料から構成された基板であればよく、特に限定されない。例えばガラス、Ａｌ_２Ｏ_３やＺｒＯ_２などのセラミックス材料や、樹脂などの絶縁性材料から構成された絶縁性基板が挙げられる。

次いで、図２（ｂ）に示すように、絶縁性基板１６の両面に導体層として金属層１７ａ，１７ｂを形成する。金属層１７ａ，１７ｂを形成する方法としては、例えば銅箔などを接着剤を用いて接着する方法、ＣＶＤ等により金属を蒸着する方法、スパッタリングにより金属層１７ａ，１７ｂを形成する方法などが挙げられる。

次いで、図２（ｃ）に示すように、この絶縁性基板１６の図中上面における、設計上の理由等でガード電極１８の配置を禁止されていない領域に、予め形成される導体層であるガード電極用導体層１８ａが形成される。
また、絶縁性基板１６の図中下面における、貫通孔２８を包囲するリング状の吐出電極２０が形成される領域を含む円盤状の領域に、吐出電極２０を形成するための導体層である吐出電極用導体層２０ａが形成される。

なお、図２では省略したが、ガード電極用導体層１８ａを形成する際に、ガード電極１８と接続される配線層（図示省略）を同時に形成してもよい。同様に、吐出電極用導体層２０ａを形成する際に、吐出電極２０と接続される配線層（図示省略）を同時に形成してもよい。

これら、ガード電極用導体層１８ａおよび吐出電極用導体層２０ａを形成する方法としては、図２（ｂ）に示すように、絶縁性基板１６の両面に金属層１７ａ，１７ｂを形成した後、フォトリソグラフィー技術を用いて、マスクを形成し、しかる後にエッチングを行いガード電極用導体層１８ａおよび吐出電極用導体層２０ａを形成する方法が挙げられる。また、絶縁性基板１６の両面にスパッタリング等の方法により、ガード電極用導体層１８ａおよび吐出電極用導体層２０ａを直接形成してもよい。

ガード電極用導体層１８ａおよび吐出電極用導体層２０ａを形成した後、以下に説明する、本発明の貫通孔の形成方法により、ガード電極用導体層１８ａ、絶縁性基板１６、および吐出電極用導体層２０ａ（以下、これらをまとめて貫通孔基板１５とよぶ、図２（ｃ）参照）における所定の領域を、貫通孔基板１５の厚み方向に貫穿して貫通孔２８を形成する。以下、上記所定の領域を、貫通孔基板１５における所定の領域とよぶ。

ここで、本発明は、貫通孔２８を形成する方法としてサンドブラスト法を用いることを特徴とする。以下、本発明に係る貫通孔２８の形成方法について説明する。

まず、図２（ｄ）に示すように、ガード電極用導体層１８ａの上面に、スパッタリング、蒸着法等の方法により、金属層３２ａを形成する。後述するが、この金属層３２ａをフォトリソグラフィー技術を用いてパターニングした後にめっき処理を施して、貫通孔基板１５をサンドブラスト法により貫穿する際の金属マスク３２（図２（ｊ）参照）を形成する。ここで、金属層３２ａとして使用される金属は、ステンレス鋼、Ｎｉ、Ｃｒ等の比較的高硬度の金属が好ましい。

次に、フォトリソグラフィー技術を用いて金属層３２ａをパターニングする。
詳しくは、先ず、金属層３２ａの上面にレジスト膜３４ａを形成し（図２（ｅ）参照）、上記貫通孔基板１５における所定の領域に対応するマスクパターンを有するフォトマスク３６を用いてマスキングし、レジスト層３４ａを露光させる（図２（ｆ）参照）。

次に、図２（ｇ）で示すように、レジスト層３４ａを現像し、レジスト層３４ａにおける、上記所定の領域に対応する領域を除去することで、金属層３２ａの上面に、金属層３２ａをマスキングするレジストマスク３４が形成される。

レジストマスク３４は、上記所定の領域に対応するマスクパターンを有するものであり、そのマスクパターンは、レジストマスク３４の厚み方向に形成された、略一定の径を有する円筒形状の孔である。このマスクパターンが上述のような形状に形成されるように、レジストの材質、露光光のパワーや露光時間といった露光条件、および現像条件等を適宜決定すればよい。

そして、図２（ｈ）に示すように、このレジストマスク３４を用いて金属層３２ａにおける上記所定の領域に対応する領域をエッチングする。これにより、金属層３２ａに所定の領域に対応するマスクパターンが形成される。ここで、エッチングは、ウェットエッチングまたはドライエッチングによる方法から適宜選択してエッチングを行えばよい。

次に、図２（ｉ）に示すように、剥離液を用いてレジストマスク３４を除去する。
そして、パターニングされた金属層３２ａにめっき処理を施して、所望の厚みを有する金属マスク３２を形成する（図２（ｊ）参照）。

これは、後述するように、金属マスク３２が、少なくとも、サンドブラスト処理におけるマスクとして十分な耐久性を有する必要があるためである。上記の理由から、少なくとも、金属マスク３２の厚みは、貫通孔基板１５の厚みの１／４以上であることが好ましい。
このようにして、所定領域に対応するマスクパターンを有する金属マスク３２が形成される。

ところで、上記マスクパターンは、金属マスク３２の厚み方向に形成された、略一定の径を有する円筒形状の孔である。マスクパターンが上述のような形状に形成されるように、金属層３２ａの材質や厚み等に応じて、エッチングの条件を、また、めっき処理を施す際の処理時間等の条件を適宜決定して金属マスク３２を形成すればよい。

また、金属層をパターニングしてから、めっき処理により所望の厚みの金属マスクを形成するのは、薄い状態で金属層をエッチングすることにより、エッチングの所要時間を短縮するためである。

次に、図２（ｋ）に示すように、サンドブラスト法を用いて、貫通孔基板１５（絶縁性基板１６、ガード電極用導体層１８ａ、および吐出電極用導体層２０ａ）の上記所定の領域を貫穿する。図示しないサンドブラスト装置が、金属マスク３２の上方に配置され、そのノズルから研磨材を噴射することにより、上記貫通孔基板１５における所定の領域が貫穿されて貫通孔２８、ガード電極１８、および吐出電極２０が形成される。

ここで、本発明において使用するサンドブラスト装置は、一般的なサンドブラスト装置を使用すればよい。また、研磨材は、例えば、アルミナや炭化ケイ素等から形成される、粒度が５〜６０μｍのものを使用するのが好ましい。

次に、図２（ｌ）に示すように、ガイド電極１８の上方に積層された金属マスク３２を、アルカリ系または酸系の除去液を使用して除去することにより、貫通孔２８、ガード電極１８、吐出電極２０が形成された絶縁性基板１６が得られる。この絶縁性基板１６を、インクガイド１４を備えたヘッド基板１２に対して取り付けることにより、図１（ａ）に示したようなインクジェットヘッド１０が得られる。

本実施例によれば、金属マスク３２を用いて貫通孔基板１５を貫穿することにより、略均一な孔径を有する貫通孔２８を絶縁性基板１６の厚み方向に形成することができる。
レーザやドリルを用いて貫通孔を形成する方法に対して、本発明の方法は、フォトリソグラフィー技術を用いてサンドブラスト用のマスクを形成した後に、サンドブラスト法により貫通孔を形成するために、同時に複数の貫通孔を形成することが可能である点で好ましい。また、その形成位置を高い精度で制御可能である点でも好ましい。
以上、本発明の第１の実施形態に係る第１の実施例である金属マスクを使用して貫通孔を形成する、液体吐出ヘッドの製造方法について詳細に説明した。

以下、図３（ａ）〜（ｎ）を参照して、本発明の第１の実施形態に係る第２の実施例である、非感光性ポリイミドマスクを使用して基板の厚み方向に一定の孔径を有する貫通孔を形成する手順を詳細に説明するとともに、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。

図３（ａ）〜（ｃ）に示す工程は、絶縁性基板１６の一方の面にガード電極用導体層１８ａを、反対の面に吐出電極用導体層２０ａを形成する工程であり、第１の実施例で説明した工程と同様であるので説明は省略する。

次に、図３（ｄ）に示すように、貫通孔基板１５のガード電極１８側に、非感光性ポリイミド層４０ａを形成する。この非感光性ポリイミド層４０ａは、以下に示す方法でパターニングされることにより、非感光性ポリイミドマスク４０を形成するものである。本発明では、サンドブラスト法により貫通孔基板１５を貫穿して貫通孔２８を形成するために、非感光性ポリイミドマスク４０は、少なくともマスクとして十分な耐久性を有するものでなくてはならない。上記の理由により、非感光性ポリイミドマスク４０の厚みは、貫通孔基板１５の厚みの１／１０以上であるのが好ましい。

次に、非感光性ポリイミド層４０ａをマスキングする金属マスク４２を形成するための金属層４２ａを非感光性ポリイミド層４０ａ上に形成する（図３（ｅ）参照）。
ここで、金属層４２ａを形成するのに、スパッタリング、蒸着法等の方法を用いる。また、金属層４２ａは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ等の金属を使用すればよい。

次に、フォトリソグラフィー技術により金属層４２ａをパターニングする。
詳しくは、図３（ｆ）で示すように、金属層４２ａの上面にレジスト層４４ａを形成した後に、図３（ｇ）で示すように、上記貫通孔基板１５における所定の領域に対応するマスクパターンを有するフォトマスク４６を用いてマスキングして、レジスト層４４ａを露光する。

次に、図３（ｈ）で示すように、レジスト層４４ａを現像し、上記所定の領域に対応する領域のレジストを除去することで、金属層４２ａの上面に、金属層４２ａをマスキングするレジストマスク４４が形成される。

レジストマスク４４は、上記所定の領域に対応するマスクパターンを有するものであり、そのマスクパターンは、レジスト層４４ａの厚み方向に形成された、略一定の径を有する円筒形状の孔である。このマスクパターンが上述のような形状に形成されるように、露光光のパワーや露光時間といった露光条件、および使用する現像液の種類といった現像条件等を適宜決定すればよい。

次に、図３（ｉ）に示すように、レジストマスク４４を用いて金属層４２ａにおける上記所定の領域に対応する領域をエッチングする。これにより、金属層４２ａに上記所定の領域に対応するマスクパターンが形成される。
ここで、エッチングは、例えば、ウェットエッチングまたはドライエッチングの方法から適宜選択してエッチングを行えばよい。

次に、図３（ｊ）に示すように、剥離液を用いてレジスト膜４４を除去して、所定領域に対応するマスクパターンを有する金属マスク４２が形成される。
ところで、上記マスクパターンは、金属マスク４２の厚み方向に形成された、略一定の径を有する円筒形状の孔である。マスクパターンが上述のような形状に形成されるように、金属層４２ａの材質や厚み等に応じて、エッチングの条件を適宜決定して金属マスク４２を形成すればよい。

次に、金属マスク４２を用いて、非感光性ポリイミド層４０ａの上記所定の領域に対応する領域をエッチングする。これにより、上記所定の領域に対応するマスクパターンを有する非感光性ポリイミドマスク４０が形成される（図３（ｋ）参照）。
ここで、エッチングは、例えば、一般的なドライエッチングまたはウェットエッチングの方法から適宜選択してエッチングを行えばよい。

次に、アルカリ系または酸系の除去液を使用して金属マスク４２を除去する。図３（ｌ）は、金属マスク４２が除去されて、貫通孔基板１５上に非感光性ポリイミドマスク４０が形成された状態を示している。

次に、図３（ｍ）に示すように、サンドブラスト法を用いて、貫通孔基板１５の上記所定の領域を貫穿する。
第１の実施形態の実施例１で説明した、図示しないサンドブラスト装置のノズルから研磨材を噴射することにより、貫通孔基板１５における上記所定の領域が貫穿されて、貫通孔２８、ガード電極１８、および吐出電極２０が形成される。

そして、図３（ｎ）に示すように、ガイド電極１８の上方に積層された非感光性ポリイミドマスク４２を除去することにより、貫通孔２８、ガード電極１８、吐出電極２０が形成された絶縁性基板１６を得ることができる。この絶縁性基板１６の吐出電極２０が形成された面をヘッド基板１２側に向けて配置することにより、図１に示したようなインクジェットヘッド１０を得ることができる。

非感光性ポリイミドマスクを用いて貫通孔基板に貫通孔を形成する本実施例においても、上述した第１の実施形態に係る第１の実施例と同様に、高い位置決め精度で、複数の貫通孔を同時に形成することができるために、液体吐出ヘッドを高い生産性で製造することが可能となる。
以上本発明の第１の実施形態に係る第２の実施例について詳細に説明した。

以下、図４（ａ）〜（ｈ）を参照しては本発明の第１の実施形態に係る第３の実施例である、感光性ポリイミドマスクを使用して基板の厚み方向に一定の孔径を有する貫通孔を形成する手順を詳細に説明するとともに、本発明の液体吐出ヘッドの製造法について説明する。

図４（ａ）〜（ｃ）に示す工程は、絶縁性基板１６の一方の面にガード電極用導体層１８ａを、反対の面に吐出電極用導体層２０ａを形成する工程であり、上記の第１の実施例で説明した工程（図２（ａ）〜（ｃ）参照）と同様であるので説明は省略する。

次に、図４（ｄ）に示すように、貫通孔基板１５上に、感光性ポリイミド層４８ａを形成する。この感光性ポリイミド層４８ａは、以下に示す方法でパターニングされることにより、サンドブラスト法で貫通孔基板１５を貫穿する際のマスクとして使用される感光性ポリイミドマスク４８を形成するものである。

ここで、感光性ポリイミドマスク４８は、少なくともマスクとして十分な耐久性を有する必要がある。上記の理由により、感光性ポリイミドマスク４８の厚みは、貫通孔基板１５の厚みの１／１０以上であるのが好ましい。

図４（ｅ）に示すように、上記貫通孔基板１５における上記所定の領域に対応するマスクパターンを有するフォトマスク５０を用いてマスキングし、感光性ポリイミド層４８ａを露光する。
次に、図４（ｆ）に示すように、露光した感光性ポリイミド層４８ａを現像して、上記所定の領域に対応するマスクパターンを有する感光性ポリイミドマスク４０を形成する。

次に、図４（ｇ）に示すように、第１の実施形態に係る第１および第２の実施例と同様に、サンドブラスト法を用いて、貫通孔基板１５を貫穿する。その後、感光性ポリイミドマスク４８を除去することにより、貫通孔２８、ガード電極１８、および吐出電極２０が形成された絶縁性基板１６を得る（図４（ｈ）参照）。この絶縁性基板１６の吐出電極２０が形成された面を、ヘッド基板１２側に向けて配置することにより、図１に示したようなインクジェットヘッド１０を得ることができる。

ところで、本実施例では、感光性ポリイミドに代えてレジストを使用してマスクを形成し、同様の手順で貫通孔の形成を行うことができる。その場合は、レジストマスクの厚みは、貫通孔基板１５の厚みの１／４以上であるのが好ましい。これにより、レジストマスクが、サンドブラスト処理を行う際のマスクとして十分なエッチング耐性を供することができる。
また、レジストとしては、例えば、ドライフィルムレジスト（東京応化）で、厚みが５０μｍのもの等を、貫通孔基板１５のガード電極用導体層１８ａ側にラミネートすればよい。

感光性ポリイミドマスクまたはレジストマスクを用いて貫通孔基板に貫通孔を形成する本実施例においても、上述した第１の実施例と同様に、複数の貫通孔を高い位置決め精度で同時に形成することができるために、液体吐出ヘッドを高い生産性で製造することが可能となる。
以上、第１の実施形態に係る第３の実施例について詳細に説明するとともに、本発明に係る第１の実施形態である、基板方向に略一定の径を有する貫通孔を複数同時に形成する方法を利用した液体吐出ヘッドの製造方法について説明した。

以下、本発明の第２の実施形態である液体吐出ヘッドの製造方法について、添付の図５、図６、図７、図８を参照して説明する。第２の実施形態では、貫通孔基板の吐出電極側の孔径が大きく、その反対側に向けて孔径が小さくなるテーパ形状（以下、単にテーパ形状という）の貫通孔を形成することができる。
ここで、図５は、グレースケールマスクを利用して金属マスクを形成し、貫通孔を形成する手順を示す概略断面図である。また、図６は、グレースケールマスクを利用して非感光性ポリイミドマスクを形成し、貫通孔を形成する手順を示す概略断面図である。また、図７は、グレースケールマスクを利用してレジストマスクを形成し、貫通孔を形成する手順を示す概略断面図である。また、図８は、パターニングしたレジスト層に加熱処理を施してレジストマスクを形成する手順を示す概略断面図である。

図５（ａ）〜（ｋ）には、本発明の第２の実施形態に係る第１の実施例である、テーパ形状のマスクパターンを有する金属マスクを形成するのにグレースケールマスクを利用し、この金属マスクでマスキングしてサンドブラスト処理を行い、貫通孔基板１５の所定の領域にテーパ形状の貫通孔を形成する手順を示されている。
以下、金属マスクを使用して、吐出電極２０側の孔径が大きな、テーパ形状の貫通孔を形成する手順を詳細に説明するとともに、本発明の液体吐出ヘッドの製造法について説明する。

ここで、図５（ａ）〜（ｃ）に示す工程は、絶縁性基板１６の一方の面にガード電極用導体層１８ａを、反対の面に吐出電極用導体層２０ａを形成する工程であり、第１の実施形態で説明した工程と同様であるので詳細な説明は省略する。
ただし、第１の実施形態においては、絶縁性基板１６の図中上面にガード電極１８を、図中下面に吐出電極２０を形成したが（図２参照）、第２の実施形態においては、上述のようなテーパ形状の貫通孔を形成するために、絶縁性基板１６の図中下面にガード電極１８を、図中上面に吐出電極２０を形成する（図５参照）。

図５（ｃ）には、絶縁性基板１６の図中上面に吐出電極用導体層２０ａを形成され、図中下面にガード電極用導体層１８ａを形成された絶縁性基板１６が示されている。

次に、図５（ｄ）に示すように、前工程までに形成された貫通孔基板１６の吐出電極用導体層２０ａ側に金属層５２ａを形成する。この金属層５２ａは、スパッタリングや蒸着法等の方法を利用して形成すればよい。
次に、図５（ｅ）に示すように、金属層５２ａの上面にレジストを塗布してレジスト層５４ａを形成する。

ここで、本実施例では、金属マスク５２を形成するのに、グレースケールマスク５６を使用して、その下層にあるレジスト層５４ａにテーパ形状のマスクパターンをパターニングして、そのマスクパターンを金属層５２ａに転写することにより、上記所定の領域にテーパ形状のマスクパターンを有する金属マスク５２を得る。

グレースケールマスク５６は、上記所定の領域において露光光の透過率を連続的に変化させてレジスト層にマスクパターンをパターニングすることができる。つまり、連続分布する透過率特性によりマスクパターンを形成することにより、レジスト層での露光量を連続的に変化させて、上述したように、テーパ形状の露光領域を形成することができる。

図５（ｆ）に示すように、レジスト層５４ａの上面にマスクパターンが上記所定の領域に対応するようにグレースケールマスク５６を配置し、レジスト層５４ａを露光してテーパ形状のマスクパターンを形成する。ここで、本実施例では、レジスト層５４ａには、ポジ型のものを使用する。

次に、レジスト層５４ａを現像する。上述したように、ポジ型のレジストを使用するために、テーパ形状に露光された領域のレジストが除去され、レジストマスク５４が形成される（図５（ｇ）参照）。

このレジストマスク５４を用いて、金属層５２ａをエッチングする。エッチングは、例えば、ウェットエッチングまたはドライエッチングの方法を用いて行い、レジストマスク５４を削りながら金属層５２ａを削る。つまり、レジストマスク５４におけるテーパ形状のマスクパターンのエッジ部５５が削られて、マスクパターンを成すテーパ形状の孔の孔径が増加する方向にエッジ部５５が後退するとともに、金属層５２ａが削られて、金属層５２ａにテーパ形状のマスクパターンが転写される。
エッチングを行った後に、金属層５２ａ上に残留したレジストマスク５４を剥離する（図５（ｈ）参照）。

ところで、上述したエッチングを行う際に、金属層とレジスト層とのエッチングレイトが略等しくなるようにエッチングの条件を選択するのが好ましい。なお、エッチングの方法はドライエッチングまたはウェットエッチングを用いればよい。

次に、図５（ｉ）に示すように、パターニングされた金属層５２ａが所望の層厚となるようにめっき処理を施して金属マスク５２を形成する。これは、金属マスク３２が、少なくとも、サンドブラスト処理におけるマスクとして十分な強度を有するものである必要があるためである。上記の理由から、少なくとも、金属マスク３２の厚みは、貫通孔基板１５の厚みの１／４以上であることが好ましい。また、テーパ角度は６０°〜１１０°の範囲であるのが好ましい。

次に、図５（ｊ）に示すように、サンドブラスト法を用いて、貫通孔基板１５の上記所定の領域を貫穿する。図示しないサンドブラスト装置のノズルから研磨材を噴射することにより、上記貫通孔基板１５における所定の領域が貫穿されて、テーパ形状の貫通孔２９、ガード電極１８、および吐出電極２０が形成される。

次に、吐出電極２０の上方に形成された金属マスク５２を、アルカリ系または酸系の除去液を使用して除去して、貫通孔２９、ガード電極１８、吐出電極２０が形成された絶縁性基板１６が得られる。この絶縁性基板１６を、インクガイド１４を備えたヘッド基板１２に対して、図３中の絶縁性基板１６の上面（吐出電極２０が形成されている面）をヘッド基板１２側に向けて取り付けることにより、第２の実施形態に係る液体吐出ヘッドを製造する。

本実施形態では、上述したように、テーパ形状を有する貫通孔２９を形成することができる。つまり、上記の液体吐出ヘッドは、インク流路から対向電極方向に断面径が減少するテーパ形状の貫通孔２９を備えるものである。このようなテーパ形状を有することにより、インクガイドの先端部にインクを供給するインクの流れを発生させることができ、安定したインク供給を可能とするものであるのは好ましい。

また、本実施形態においても第１の実施形態同様に、複数の貫通孔を高い位置決め精度で同時に形成することができるために、液体吐出ヘッドを高い生産性で製造することが可能となる。

なお、貫通孔２９は、上述したようなテーパ形状のものと説明したが、それに限定されず、マスク３４における貫通孔パターン３８の平面的な形状を適宜選択することにより、種々の孔形状を有するものが形成可能である。これにより、使用するインクガイドの形状等に応じて最適な貫通孔形状が選択でき、良好な吐出性能を有する液体吐出ヘッドを高い生産性で製造可能となる点において好ましい。
以上、本発明の第２の実施形態に係る第１の実施例について説明した。

以下、図６（ａ）〜（ｍ）を参照して、本発明の第２の実施形態に係る第２の実施例である貫通孔の形成方法を詳細に説明するとともに、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。本実施例は、テーパ形状のマスクパターンを有する非感光性ポリイミドマスクを形成するのにグレースケールマスクを使用し、この非感光性ポリイミドマスクを用いてマスキングしてサンドブラスト処理を行い、貫通孔基板の所定の領域にテーパ形状の貫通孔を形成するものである。

図６（ａ）〜（ｃ）に示す工程は、絶縁性基板１６の一方の面にガード電極用導体層１８ａを、反対の面に吐出電極用導体層２０ａを形成する工程であり、第２の実施形態に係る第１の実施例で説明した工程と同様であるので詳細な説明は省略する。

次に、図６（ｄ）に示すように、貫通孔基板１５のガード電極用導体層１８ａ側に、非感光性ポリイミド層５８ａを形成する。この非感光性ポリイミド層５８ａは、以下に示す方法でパターニングされることにより非感光性ポリイミドマスク５８を形成する。本発明では、サンドブラスト法により貫通孔基板を貫穿して、貫通孔を形成することを特徴とするために、非感光性ポリイミドマスク５８は、少なくともマスクとして十分なエッチング耐性を有するものでなくてはならない。上記の理由により、非感光性ポリイミドマスク５８の厚みは、貫通孔基板１５の厚みの１／１０以上であるのが好ましい。

次に、非感光性ポリイミド層５８ａをマスキングする金属マスクを形成するための金属層６０ａを非感光性ポリイミド層５８ａ上に形成する（図６（ｅ）参照）。金属層６０ａを形成するのに、スパッタリング、蒸着法等の方法を用いればよい。また、金属層４２ａは、ステンレス鋼、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ等の金属を使用すればよい。

次に、フォトリソグラフィー技術により金属層６０ａをパターニングする。本実施例では、金属層６０ａをパターニングする際、に第２の実施形態に係る第１の実施例で説明したグレースケールマスクを使用し、金属層６０ａにテーパ形状のマスクパターンを形成する。

詳しくは、図６（ｆ）で示すように、金属層６０ａの上面にレジスト層６２ａを形成した後に、図６（ｇ）で示すように、上記貫通孔基板１５における所定の領域に対応するマスクパターンを有するグレースケールマスク６４を用いてマスキングし、レジスト層６２ａを露光する。このとき、レジスト層６２ａにおける露光された領域がテーパ形状となるように、グレースケールマスクの露光光に関する透過率分布を適宜選択すればよい。

次に、図６（ｈ）で示すように、レジスト層６２ａを現像し、上記所定の領域に対応する領域のレジストを除去することで、金属層６０ａの上面に、上記所定の領域にテーパ形状のマスクパターンを有するレジストマスク６２が形成される。

次に、このレジストマスク６２を用いて、金属層６０ａをエッチングする。エッチングは、例えば、一般的なウェットエッチングまたはドライエッチングの方法を用いて行い、レジストマスク６２を削りながら金属層６０ａ削る。つまり、レジストマスク６２におけるテーパ形状のマスクパターンのエッジ部６３が削られて、マスクパターンを成すテーパ形状の孔の孔径が増大する方向にそのエッジ部６３が後退するとともに、金属層６０ａが削られ、テーパ形状のマスクパターンが転写され、金属マスク６０が形成される。
エッチングを行った後に、金属マスク６０上に残留したレジストマスク６２を剥離する（図６（ｉ）参照）。

ここで、レジストマスク６２と金属層６０ａとのエッチングレイトが略同じになるように、レジストマスク６２（レジスト層６２ａ）および金属層６０ａを形成する材料や、エッチングの条件等を適宜選択するのが好ましい。

次に、金属マスク６０でマスキングして、非感光性ポリイミド層５８ａの所定領域に対応する領域をエッチングする。このとき、図６（ｉ）の工程で説明したように、金属マスク６０のテーパ形状のエッジ部が削られて後退するとともに、非感光性ポリイミド層５８ａが削られる。これにより、金属層５８ａに所定領域に対応するマスクパターンを有する非感光性ポリイミドマスク５８が形成される（図６（ｊ）参照）。
ここで、エッチングは、例えば、ドライエッチングまたはウェットエッチングによる方法から適宜選択してエッチングを行えばよい。

次に、アルカリ系または酸系の除去液を使用して金属マスク６０を除去する。図６（ｋ）は、金属マスク６０が除去されて、貫通孔基板１５上に非感光性ポリイミドマスク５８が形成された状態を示している。
ここで、非感光性ポリイミドマスク５８のテーパ形状のマスクパターンにおけるテーパ角度は６０°〜１１０°の範囲であることが好ましい。

次に、図６（ｌ）に示すように、第２の実施形態に係る第１の実施例と同様に、サンドブラスト法を用いて、図示しないサンドブラスト装置のノズルから研磨材を噴射して、非感光性ポリイミドマスクを貫穿するとともに、上記貫通孔基板１５における上記所定の領域が貫穿されて、テーパ形状の貫通孔２９、ガード電極１８、および吐出電極２０が形成される。

そして、図６（ｍ）に示すように、吐出電極２０の上方に積層された非感光性ポリイミドマスク５８を除去することにより、貫通孔２９、ガード電極１８、吐出電極２０が形成された絶縁性基板１６を得る。この絶縁性基板１６の吐出電極２０が形成された面を、ヘッド基板１２側に向けて配置することにより、本発明に係るインクジェットヘッドを得ることができる。

本実施例においても、前述した、第２の実施形態に係る第１の実施例と同様に、安定したインク供給が可能な液体吐出ヘッドを製造可能とする。また、複数の貫通孔を高い位置決め精度で同時に形成することができるために、液体吐出ヘッドを高い生産性で製造することを可能とする。
以上本発明の第２の実施形態に係る第２の実施例について詳細に説明した。

以下に、図７（ａ）〜（ｈ）を参照して、本発明の第２の実施形態に係る第３の実施例である貫通孔の形成方法を詳細に説明するとともに、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。本実施例は、グレースケールマスクを用いてレジスト層をパターニングしてサンドブラストの際に使用するマスクを形成し、それを用いてテーパ状の貫通孔を形成する。

ここで、図７（ａ）〜（ｃ）に示す工程は、絶縁性基板１６の一方の面にガード電極用導体層１８ａを、反対の面に吐出電極用導体層２０ａを形成する工程であり、第２の実施形態の第１の実施例で説明した工程と同様であるので詳細な説明は省略する。

図７（ｃ）には、第１の実施形態に説明した方法と同様の方法により、絶縁性基板１６の図中上面に吐出電極用導体層２０ａを形成し、図中下面にガード電極用導体層１８ａを形成した絶縁性基板１６が示されている。

次に、貫通孔基板１５上に、レジスト層６６ａを形成する（図７（ｄ）参照）。このレジスト層６６ａは、以下に示す方法でパターニングされて、サンドブラスト法で貫通孔基板１５を貫穿する際のマスクとして使用されるレジストマスク６６を形成するものである。ここで、レジストマスク６６は、少なくともマスクとして十分な耐久性を有するものでなくてはならない。上記の理由により、レジスト層６６ａの厚みは、貫通孔基板１５の厚みの１／４以上であるのが好ましい。
ここで、本実施例では、レジスト層６６ａを形成するのに、例えば、ドライフィルムレジスト（東京応化）で、厚みが５０μｍのものを貫通孔基板１５上にラミネートして形成する方法が挙げられる。

次に、図７（ｅ）に示すように、グレースケールマスク６８を使用して、パターニングし、レジスト層６６ａを露光して、上記所定の領域に対応するテーパ形状の露光領域を形成する。

次に、レジスト層６６ａを現像して、図７（ｆ）に示すように、レジスト層６６ａの上記テーパ形状の露光領域のレジストが除去され、テーパ形状のマスクパターン有するレジストマスク６６が形成される。

ところで、上記テーパ角度は、グレースケールマスク６８の透過率分布、レジストマスク６６の厚み、露光光のパワーや露光時間といった露光条件、および使用する現像液の種類といった現像条件等を適宜選択することで制御可能である。上記テーパ角度は、６０°〜１１０°の範囲であるのが好ましい。

次に、図７（ｇ）に示すように、サンドブラスト法を用いて、貫通孔基板１５を貫穿する。レジスト層の上方に配置される図示しないサンドブラスト装置のノズルから研磨材を噴射することにより、上記貫通孔基板１５における所定の領域が貫穿されて貫通孔２９、ガード電極１８、および吐出電極２０が形成される。

ところで、上述したように貫通孔２９を形成すると、レジスト層６６ａにテーパ形状を有するマスクパターンを形成して成るレジストマスク６６を使用するため、レジストマスク６６のテーパ部を削りながら貫通孔２９を形成することになる。従って、本実施形態の方法によれば、テーパ形状を有する貫通孔２９を形成することができる。

ここで、貫通孔２９のテーパ形状は、レジストマスク６６に形成されたマスクパターンのテーパ角度、レジストマスク６６の厚み、および貫通孔基板１５にサンドブラスト処理を施す時間、ならびに、貫通孔基板１５とレジストマスク６６とのエッチングレイト等を適宜選択することにより制御可能である。

次に、図７（ｈ）に示すように、吐出電極２０の上方に積層されたレジストマスク６６を除去して、貫通孔２９、ガード電極１８、吐出電極２０が形成された絶縁性基板１６が得られる。この絶縁性基板１６を、インクガイド１４を備えたヘッド基板１２に対して、図７中の絶縁性基板１６の吐出電極２０が形成されている面をヘッド基板１２側に向けて配置することにより、第２の実施形態に係る液体吐出ヘッドを製造することができる。

本実施例においても、前述した、第２の実施形態に係る第１の実施例と同様に、安定したインク供給が可能な液体吐出ヘッドを製造可能とする。また、複数の貫通孔を高い位置決め精度で同時に形成することができるために、液体吐出ヘッドを高い生産性で製造することを可能とする。

ところで、本実施例では、レジストに代えて感光性ポリイミドを使用してマスクを形成し、同様の手順で貫通孔の形成を行うことができる。その場合は、感光性ポリイミドマスクの厚みは、貫通孔基板１５の厚みの１／１０以上であるのが好ましい。これにより、感光性ポリイミドマスクが、サンドブラスト処理を行う際のマスクとして十分なエッチング耐性を供することができる。
以上本発明の第２の実施形態に係る第３の実施例について詳細に説明した。

次に、図８（ａ）〜（ｉ）を参照して、本発明の第２の実施形態に係る第４の実施例である貫通孔の形成方法を詳細に説明するとともに、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。本実施例では、レジストに上記所定領域に対応するマスクパターンをパターニングしてレジストマスクを形成し、そのレジストマスクに加熱処理を施すことにより、テーパ形状のマスクパターンを有するレジストマスクを得る。そのマスクを用いてサンドブラスト処理を行うことにより、貫通孔基板の上記所定の領域にテーパ形状の貫通孔を形成する。

ここで、図８（ａ）〜（ｄ）に示す工程は、絶縁性基板１６の一方の面にガード電極用導体層１８ａを、反対の面に吐出電極用導体層２０ａを備える貫通孔基板１５を形成し、制御電極用導体操１８ａの上面にドライフィルムレジストをラミネート、またはレジストを塗布してレジスト層７０ａを形成する工程であり、第２の実施形態に係る第３の実施例で説明した工程と同様であるので詳細な説明は省略する。

次に、フォトリソグラフィー技術によりレジスト層７０ａをパターニングする。
詳しくは、図８（ｅ）で示すように、レジスト層７０ａの上面に、貫通孔基板１５における所定の領域に対応するマスクパターンを有するフォトマスク７２を配置してマスキングし、レジスト層７０ａを露光する。ところで、本実施例では、レジスト層７０ａとしてネガ型のレジストを使用した場合について説明する。

次に、図８（ｆ）で示すように、レジスト層７０ａを現像し、レジスト層７０ａに上記所定の領域に対応する領域のレジストを除去することで、上記所定領域に対応する領域にマスクパターンが形成されたレジスト層７０ａを得る。このマスクパターンは、貫通孔基板１５の所定の領域に配列された、厚み方向に略一定の径を有する孔である。

次に、マスクパターンが形成されたレジスト層７０ａにハードベーク（加熱）処理を施して、前工程で形成された上記の孔のエッジ部７１を溶融させて、そのエッジ部７１を滑らかに整形するとともに、所望のテーパ角度を有するテーパ形状のマスクパターンを有するレジストマスク７０を形成する（図８（ｇ）参照）。
本実施例では、ハードベーク処理における加熱温度は、１２０℃以上の温度であることが好ましい。また、テーパ角度は６０°〜１１０°の範囲であるのが好ましい。

そして、上記他の実施例と同様に、レジストマスク７０を使用し、サンドブラスト法を用いて貫通孔基板１５を貫穿して貫通孔２９を形成し、レジストマスク７０を剥離することにより、絶縁性基板１６に、テーパ形状の貫通孔２９、ガード電極１８、および吐出電極２０を形成することができる。
さらに、上述した他の実施例と同様に、この絶縁性基板１６における吐出電極２０が形成されている面をヘッド基板側に向けて配置して、本発明に係る液体吐出ヘッドを製造することができる。

また、上述したような本実施例における貫通孔２９の製造方法では、ハードベーク処理を施す処理時間や温度等の条件を適宜選択することにより、マスクパターンであるテーパ形状のテーパ角度を制御可能である。

本実施例においても、前述した、第２の実施形態に係る第１の実施例と同様に、安定したインク供給が可能な液体吐出ヘッドを製造可能とする。また、複数の貫通孔を高い位置決め精度で同時に形成することができるために、液体吐出ヘッドを高い生産性で製造することを可能とする。

ところで、本実施例では、レジストに代えて感光性ポリイミドを使用してマスクを形成し、同様の手順で貫通孔の形成を行うことができる。その場合は、感光性ポリイミドマスクの厚みは、貫通孔基板１５の厚みの１／１０以上であるのが好ましい。これにより、感光性ポリイミドマスクが、サンドブラスト処理を行う際のマスクとして十分なエッチング耐性を供することができる。
以上本発明の第２の実施形態に係る第３の実施例について詳細に説明した。

本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の改良や変更を行ってもよい。

例えば、貫通孔２８は、円筒形状のものと説明したが、その孔形状は上述のものに限定されず、サンドブラストに使用するマスクの所定の領域マスクパターンにおける平面的な形状を適宜選択することにより、種々の孔形状を有するものが形成可能である。これにより、使用するインクガイドの形状等に応じて最適な貫通孔形状が選択でき、良好な吐出性能を有する液体吐出ヘッドを高い生産性で製造可能となる点において好ましい。

また、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の適用対象となる液体吐出ヘッドは、上述したような形状のものに限定されず、例えば、複数の導体層と、複数の絶縁層とが積層されて形成されるものであってもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

以上詳細に説明したように、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法によれば、複数の貫通孔を有する静電式のインクジェット記録装置用の液体吐出ヘッドの製造する際に、複数の貫通孔を同時に形成することにより、高い生産効率で液体吐出ヘッドを製造することを可能とする。また、貫通孔の位置決めを高い精度で行うことができるため、良好な画像を記録できる液体吐出ヘッドを製造することを可能とする。

図１（ａ）は、本発明を適用可能である液体吐出ヘッドの一例を示す構成概念図である。図１（ｂ）は、本発明を適用可能である液体吐出ヘッドの一例を示す概略斜視図である。 図２（ａ）〜（ｌ）は、金属を使用してマスクを形成し、貫通孔を形成する手順を示す概略断面図である。 図３（ａ）〜（ｎ）は、非感光性ポリイミドを使用してマスクを形成し、貫通孔を形成する手順を示す概略断面図である。 図４（ａ）〜（ｈ）は、感光性ポリイミドを使用してマスクを形成し、貫通孔を形成する方法の手順を示す概略断面図である。 図５（ａ）〜（ｋ）は、グレースケールマスクを利用して金属マスクを形成し、貫通孔を形成する手順を示す概略断面図である。 図６（ａ）〜（ｍ）は、グレースケールマスクを利用して非感光性ポリイミドマスクを形成し、貫通孔を形成する手順を示す概略断面図である。 図７（ａ）〜（ｈ）は、グレースケールマスクを利用してレジストマスクを形成し、貫通孔を形成する手順を示す概略断面図である。 図８（ａ）〜（ｉ）は、パターニングしたレジスト層に加熱処理を施してレジストマスクを形成し、貫通孔を形成する手順を示す概略断面図である。 図９は、従来の液体吐出ヘッドの一例を示す概念図である。

符号の説明

１０ 液体吐出ヘッド
１２ ヘッド基板
１４ インクガイド
１５ 貫通孔基板
１６ 絶縁性基板
１８ ガード電極
１８ａ ガード電極用導体層
２０ 吐出電極
２０ａ 吐出電極用導体層
２２ 対向電極
２６ インク案内溝
２８ 貫通孔
２９ 貫通孔
３０ インク流路
３２ 金属マスク
３２ａ 金属層
３４ レジストマスク
３４ａ レジスト層
３６ フォトマスク
３８ 貫通孔パターン
４０ 非感光性ポリイミドマスク
４０ａ 非感光性ポリイミド層
４２ 金属マスク
４２ａ 金属層
４４ レジストマスク
４４ａ レジスト層
４６ フォトマスク
４８ 感光性ポリイミドマスク
４８ａ 感光性ポリイミド層
５０ フォトマスク
５２ 金属マスク
５２ａ 金属層
５４ レジストマスク
５４ａ レジスト層
５５ エッジ部
５６ グレースケールマスク
５８ 非感光性ポリイミドマスク
５８ａ 非感光性ポリイミド層
６０ 金属マスク
６０ａ 金属層
６２ レジストマスク
６２ａ レジスト層
６４ グレースケールマスク
６６ レジストマスク
６６ａ レジスト層
６８ グレースケールマスク
７０ レジストマスク
７０ａ レジスト層
７２ フォトマスク
Ｐ 記録媒体

Claims (12)

1. 一層以上の絶縁体層と一層以上の金属層とから構成される基板に、複数の貫通孔を形成する所定の領域を二次元的に配列する位置指定用のマスクを作製する工程と、
   サンドブラスト法を用いて前記基板の前記所定の領域の夫々を貫穿して、前記貫通孔を形成する工程とを有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
2. 前記貫通孔は、荷電粒子が分散された溶液に静電力を作用させて液滴を吐出させる吐出口である請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
3. 前記基板にマスク用マスク材料を形成する工程と、
   フォトリソグラフィーにより前記マスク材料をパターニングして、前記基板の前記所定の領域上の前記マスク材料を除去して該基板の厚み方向に略一定径の孔を有する前記マスクを作製する工程と、
   サンドブラスト法を用いて、前記基板の前記所定の領域を貫穿して略一定の孔径を有する前記貫通孔を該基板の厚み方向に形成する工程とを有する請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
4. 前記マスク材料は金属、非感光性ポリイミド、感光性ポリイミド、またはレジストのいずれかである請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
5. 前記基板にマスク用マスク材料を形成する工程と、
   フォトリソグラフィーにより前記マスク材料をパターニングして、前記基板の前記所定の領域上の前記マスク材料を除去して該基板の厚み方向に、前記基板側が狭く、その反対側が広いテーパ形状の孔を有する前記マスクを作製する工程と、
   サンドブラスト法を用いて、前記基板の前記所定の領域を貫穿してテーパ形状の孔形状を有する前記貫通孔を該基板の厚み方向に形成する工程とを有する請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
6. 前記マスク材料に金属または非感光性ポリイミドを使用し、
   前記テーパ形状の孔を有する前記マスクを作製する工程が、
   マスク材料の上にレジスト層を形成して、そのレジスト層をグレースケールマスクを用いて露光した後にエッチングを行いテーパ形状のマスクパターンを形成し、そのマスクパターンをマスク材料に転写してマスクを作製する工程である請求項５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
7. 前記マスク材料にレジストまたは感光性ポリイミドを使用し、
   前記テーパ形状の孔を有する前記マスクを作製する工程が、グレースケールマスクを使用してレジストまたは感光性ポリイミドから成る前記マスク材料をパターニングし、そのパターニングされた前記マスク材料を現像して前記マスクを作製する工程である請求項５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
8. 前記マスク材料にレジストまたは感光性ポリイミドを使用し、
   前記テーパ形状の孔を有する前記マスクを作製する工程が、レジストまたは感光性ポリイミドから成る前記マスク材料からフォトリソグラフィーを用いて前記基板の前記所定の領域上の前記マスク材料を除去して該基板の厚み方向に略一定径の孔を形成した後に、１２０℃以上の温度で加熱処理を行って前記マスクを作製する工程である請求項５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
9. 前記マスク材料として金属を使用して前記マスクを作製し、その厚みが、少なくとも前記基板の厚みの１／４以上である請求項４または６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
10. 前記マスク材料として非感光性ポリイミドを使用して前記マスクを作製し、その厚みが、少なくとも前記基板の厚みの１／１０以上である請求項４または６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
11. 前記マスク材料としてレジストを使用して前記マスクを作製し、その厚みが、少なくとも前記基板の厚みの１／４以上である請求項４、７、８のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
12. 前記マスク材料として感光性ポリイミドを使用して前記マスクを形成し、その厚みが、少なくとも前記基板の厚みの１／１０以上である請求項４、７、８のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。

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